实现能量净产出的里程碑式突破：核聚变的历史性时刻
自从科学家开始追逐核聚变这一目标的60多年以来，我们一直在努力寻找一种能够让输出能量大于输入能量的方法。终于，在位于劳伦斯利弗莫尔实验室（LLNL）的点火装置（NIF）中，我们看到了希望的曙光。
凌晨1点，当研究团队将2.05兆焦耳的激光聚焦到一个胡椒粒大小的聚变燃料丸上时，产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出。这不仅标志着可控核聚变的一个重大突破，也意味着我们首次在实验室环境中实现了输出能量超过输入能量的历史性时刻。
那么，什么是核聚变呢？核聚变是两个轻原子核通过碰撞形成重原子核并释放大量能量的过程。例如，在极端的温度和压力下，氢的两种同位素——氘和氚的原子核会融合形成氦核。这个过程中，根据爱因斯坦的著名方程E=mc²，质量亏损会以能量的形式释放出来。
为什么核聚变如此重要？作为一种清洁、低碳、低风险、低废弃物、可持续和可控的能源，核聚变在发电方面具有巨大的潜力。与石油、煤炭等化石燃料不同，核聚变不会产生任何温室气体；与太阳能、风能等可再生能源相比，它无需依赖于自然资源的可用性；与核裂变相比，它没有燃料熔化的风险，也不会产生长期的放射性废物。可以说，在所有能源方案中，核聚变是发电方面的最佳选择。
那么，什么是核聚变点火呢？简单来说，就是当聚变反应所产生的能量等于或大于输入能量的时刻。在聚变反应堆中，一旦达到合适的条件，聚变反应会释放一些粒子，包括α粒子。这些粒子与周围的等离子体相互作用，进一步加热等离子体，形成一个能够自我维持的反应。
NIF是一个有着体育场大小的惯性约束聚变实验装置，也是世界上最精确、最可重复的激光系统。它能够引导、放大、反射和聚焦多达192束强大的激光，在十亿分之一秒的时间向一个只有厘米大小的被称为腔靶的空心圆柱体。在这个腔靶中，悬浮着一颗只有胡椒粒大小的燃料丸。
在这个过程中，激光会输送超过2兆焦耳的紫外线能量和500万亿瓦的峰值功率，产生所谓的软X射线“浴”，烧蚀或“炸掉”燃料丸的表面，产生一个强烈的爆聚。爆聚会压缩并加热燃料丸内被部分冻结的氢同位素，达到只有在恒星和巨行星的核心以及的器中才会出现的压力和温度。这样的极端环境会导致氢原子在可控的热核反应中聚变，释放能量。
这次NIF实验的结果意味着什么呢？它标志着我们首次实现了核聚变点火的历史性突破。虽然距离商业应用还有很长的路要走，但这无疑是一次伟大的成功和巨大的进步。此次实验中释放的能量虽然只相当于我们吃一个果冻甜甜圈所获得的能量，但它代表了我们对未来能源的希望和憧憬。要实现商业化的核聚变能源，我们还需要解决许多科学、技术和工程上的挑战。如何提高效率、如持稳定的核聚变条件、如何生产所需的燃料等都是我们需要面对的问题。但无论如何，这次突破都为我们指明了前进的方向。参考来源：lasers.等文章。
