創(chuàng)造一個人造太陽來產(chǎn)生巨大的、無窮無盡的清潔能源的想法已經(jīng)存在了幾十年，科學(xué)家們都想出了不同的方法。而在上海一個足球場大小的設(shè)施里，中國科學(xué)家正在向一對小小的金錐發(fā)射強(qiáng)大的激光束脈沖，試圖復(fù)制太陽中心的核聚變過程。

1.中國實現(xiàn)20年前尖端激光技術(shù)，將提供無盡可持續(xù)能源

這些圓錐體只有鉛筆頭一樣小，兩端很窄，彼此面對，并發(fā)射出氫等離子體。當(dāng)兩股熱氣流在正確的時間和地點以正確的方式碰撞時，它們就會觸發(fā)聚變反應(yīng)，這一過程最終可能提供無盡的可持續(xù)能源。

去年夏天，中國科學(xué)院北京物理研究所的張哲和他的同事在上海的神光二號激光設(shè)備上開始了他們前所未有的實驗。該項目得到了政府10億元的支持，到目前為止，研究小組已經(jīng)進(jìn)行了三次測試，并計劃在下個月進(jìn)行另一次測試。

上海神光二號激光設(shè)施/圖源：SCMP

張哲在周二的電話采訪中說：“我們的目標(biāo)是實現(xiàn)可持續(xù)的核聚變。在發(fā)電方面，錐狀物可以大批量生產(chǎn)，并像子彈一樣裝在機(jī)器里，機(jī)器可以像加特林槍一樣旋轉(zhuǎn)和射擊”。

今年8月，美國國家點火裝置（NIF）的研究人員實現(xiàn)了比以往任何時候都高出8倍的能量輸出，這一突破給包括中國在內(nèi)的其他國家的研究團(tuán)隊帶來了希望，也增加了壓力。該實驗使用地球上最大的一些激光發(fā)生器，將100多束極強(qiáng)的激光束對準(zhǔn)單個目標(biāo)，產(chǎn)生足夠的熱量使鏡子變形，但在重復(fù)射擊后也會降低精度。

而在中國，研究人員正在尋找一種更便宜、更簡單的方法，用較弱的激光實現(xiàn)核聚變。其中一個成果是1997年由中國著名物理學(xué)家、上海交通大學(xué)前校長張杰開發(fā)的雙錐點火方案。

相對較弱的激光束在單個目標(biāo)上產(chǎn)生的等離子體不足以創(chuàng)造合適的聚變條件，但當(dāng)兩個等離子體流相互撞擊時，氣體的溫度、密度和壓力將顯著增加，使兩個原子聚變?yōu)橐粋€，并在聚變過程中釋放能量。

這個想法在紙上停留了20年，因為所需的尖端激光技術(shù)還沒有實現(xiàn)。然而，中國科學(xué)家最近建造了一些世界上最強(qiáng)大的超快激光源，能夠在瞬間釋放相當(dāng)大的能量。正是這些新技術(shù)為中國去年在上海的試驗鋪平了道路。

2.到2026年，中國新一代大型激光設(shè)施或?qū)⒔ǔ?，成本遠(yuǎn)低世界已有項目

張哲說：“金錐在核聚變后會蒸發(fā)，但在未來的電廠運行中，黃金的成本即使不可忽略，也將非常小，因為一粒黃金可以做成成千上萬個錐?！?/strong>

在上海的實驗中，每個金色的圓錐花了幾百美元，而在NIF實驗中，每個目標(biāo)花了幾十萬美元。張表示，我們正在一步一步地取得進(jìn)展。到2026年，中國將建成或接近建成新一代大型激光設(shè)施。它們將把這項運動提升到一個全新的水平。

北京的一位核聚變科學(xué)家表示，與其他核聚變項目的投資相比，上海的研究預(yù)算很小。例如，世界上最大的聚變研究項目，法國南部的國際熱實驗反應(yīng)堆(ITER)，估計預(yù)算為450至650億美元。

托卡馬克技術(shù)的機(jī)器/圖源：法新社

ITER使用的是激光聚變(也稱為慣性約束聚變)，而其最大競爭對手托卡馬克則是一種可以產(chǎn)生和捕獲帶有極強(qiáng)磁場的熱氣體的裝置，以便在內(nèi)部進(jìn)行聚變。相關(guān)研究人員表示，托卡馬克通常被認(rèn)為更適合大規(guī)模的電力生產(chǎn)，但最近在激光動力實驗方面的一些突破表明，雙錐計劃可能是一個強(qiáng)有力的候選方法。

他說：“在現(xiàn)階段，很難預(yù)測哪一種方法或哪個國家會贏得這場比賽，未來有太多不確定性。但最終，不同的技術(shù)、不同的國家可能需要團(tuán)結(jié)一致，將聚變從夢想變成現(xiàn)實。”