5 月 XNUMX 日,國家點火裝置的科學家通過產生具有能量增益的反應在核聚變方面取得了突破。 這可能是邁向遙遠未來世界的一步,在這個世界中聚變是一種力量來源。

核聚變突破可能是在遙遠的未來邁向無限清潔能源的一步

上個月,離地球最近的恆星位於加利福尼亞州。 在實驗室裡,世界上最大的激光第一次迫使氫原子聚變在一起,產生與點燃太陽的能量相同的反應。 它持續了不到十億分之一秒。 但是,經過六十年的辛勞和失敗,勞倫斯利弗莫爾國家實驗室證明這是可以做到的。 如果核聚變有一天成為商業力量,它將是無窮無盡的、無碳的。 換句話說,它將改變人類的命運。 正如您將看到的,還有很長的路要走。 但在 XNUMX 月的突破之後,我們受邀參觀了實驗室,並會見了將明星力量帶到地球的團隊。

不受控制的融合很容易掌握——很久以前電影都是黑白的。 聚變是氫彈的作用,通過迫使氫原子融合在一起來釋放能量。 將世界末日的火焰轉化為有用的東西是不可能的。

美國能源部勞倫斯利弗莫爾國家實驗室幫助維護核武器和高能物理實驗。 在舊金山以東一小時車程處,我們在創造歷史的國家點火裝置實驗室見到了利弗莫爾的主任金布迪爾。

Kim Budil:國家點火裝置是世界上最大、能量最高的激光器。 它始建於 1990 年代,目的是在實驗室中創造以前只有在宇宙中最極端的物體中才能達到的條件,例如巨行星或太陽的中心,或者在運行核武器時。 目標是真正能夠非常詳細地研究那種非常高能量、高密度的條件。

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  金佛地

國家點火設施 (NIF) 耗資 3.5 億美元建造,用於點燃自持核聚變。 他們在 200 年的時間裡嘗試了近 13 次。 但是就像電池電量不足的汽車一樣,原子“發動機”永遠不會轉動。

Scott Pelley:NIF 取了一些綽號。

金布迪爾:確實如此。 多年來,“不點火設施”、“永不點火設施”。 最近的“近點火設施”。 因此,最近的這個事件確實將 Ignition 置於 NIF 中。

點火意味著點燃聚變反應,其釋放出的能量多於激光輸入的能量。

Kim Budil:所以如果你能讓它足夠熱、足夠密、足夠快,並且保持足夠長的時間,聚變反應就會開始自我維持。 而這正是 5 月 XNUMX 日在這裡發生的事情。

國家點火裝置的控制室

上個月,從這個控制室發射的激光束將兩個單位的能量投入實驗,原子開始聚變,大約釋放出三個單位的能量。 領導實驗室激光聚變研究計劃的 Tammy Ma 在等飛機時接到了電話。

Tammy Ma:然後我淚流滿面。 那隻是喜悅的淚水。 實際上,我的身體開始顫抖,而且——你知道,在所有人登機之前,我在門口跳來跳去。 每個人都在想,“那個瘋女人在做什麼?”

Tammy Ma 對工程學很著迷。

向激光器輸送能量的管子

她向我們展示了為什麼聚變問題會讓任何人流淚。 首先,這些比足球場還長的管子中的激光會提供所需的能量。

Scott Pelley:總共有多少人?

Tammy Ma:總共 192 台激光器。

Scott Pelley:這些激光器中的每一個都是世界上最有活力的激光器之一,你有 192 個。

Tammy Ma:這很酷吧?

好吧,實際上非常熱,數百萬度,這就是為什麼他們使用鑰匙來鎖定激光器。

光束以比整個國家電網大1,000倍的功率撞擊。 拍照時家裡的燈不會熄滅,因為電容器會儲存電能。 在管子中,激光束通過來回運動而放大,閃光只有幾分之一秒。

Tammy Ma:我們必須達到這些令人難以置信的條件; 比太陽中心更熱、更密集,因此我們需要所有的激光能量才能達到這些非常高的能量密度。

所有這些衝擊力都會蒸發一個小得幾乎看不見的目標。

激光的目標

Scott Pelley:我能拿著這個東西嗎?

邁克爾·斯塔德曼:絕對

斯科特佩利:難以置信。 非常精彩。

邁克爾·斯塔德曼 (Michael Stadermann) 的團隊在零下 430 度建造了充滿氫氣的中空靶殼。

Michael Stadermann:我們製作這些外殼所需的精度非常高。 貝殼幾乎是完美的圓形。 它們的粗糙度比鏡子好一百倍。

邁克爾·斯塔德曼

如果它不比鏡子更光滑,缺陷會使原子內爆不均勻,從而導致聚變失敗。

Scott Pelley:所以這些需要盡可能接近完美。

邁克爾·斯塔德曼:沒錯。 沒錯,我們確實認為它們是我們在地球上擁有的最完美的物品之一。

Stadermann 的實驗室通過蒸發碳並用鑽石形成外殼來追求完美。 他們每年建造 1,500 輛,使 150 輛接近完美。

Michael Stadermann:所有組件都在顯微鏡下組裝在一起。 然後裝配工使用機電平台將零件放在它們應該去的地方——將它們移動到一起,然後我們用一根頭髮塗上膠水。

Scott Pelley:一根頭髮?

邁克爾·斯塔德曼:是的。 通常是睫毛之類的東西,或者類似的東西,或者貓須。

Scott Pelley:你用貓須塗膠水?

邁克爾·斯塔德曼:沒錯。

Scott Pelley:為什麼它必須這麼小?

Michael Stadermann:激光只能給我們提供有限的能量,而要驅動更大的膠​​囊,我們需要更多的能量。 所以這是你所看到的非常大的設施的限制。 儘管它很大,但這就是我們可以用它來驅動的東西。

Scott Pelley:目標可以更大,但激光必須更大。

邁克爾·斯塔德曼:沒錯。

5 月 XNUMX 日,他們使用了一個更厚的目標,因此它可以更長時間地保持其形狀,並且他們想出瞭如何在不損壞激光器的情況下提高激光發射的功率。

Tammy Ma:所以這是射擊前的目標示例......

完整的目標組件

Tammy Ma 向我們展示了一個完整的靶組件。 你看到的那個鑽石殼就在那個銀色圓柱體裡面。

真空室

這個組件進入一個三層樓高的藍色真空室。 很難看到這裡,因為它佈滿了激光和儀器。

他們稱這種儀器為但丁,因為他們告訴我們,它可以測量地獄之火。 一位物理學家說,“你應該看看我們在 5 月 XNUMX 日炸毀的目標。”

這讓我們問,“我們可以嗎?”

斯科特佩利:你以前見過這個嗎?

Tammy Ma:這是我第一次看到它。

5 月 XNUMX 日被炸毀的目標

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