​美国在核聚变领域取得突破，那么中国目前进展如何？

美国在核聚变领域取得突破，那么中国目前进展如何？

美国这个点火装置到底有多厉害？中国有没有类似的装置？

好家伙！中沙两国一挖美元墙角，美帝科技就有大突破，老美怕是掐着点来的吧？

这不，美国能源部将发布重磅消息，说自家的国家点火装置已实现核聚变反应，并产生了 120% 的净能量增益。

虽然整个反应时间不到一秒，但是对于美国来说，甚至对于世界来说，就如同人类实现登月一样，都是不小的进步。

那么美国这个点火装置到底有多厉害？中国有没有类似的装置？

激光核聚变

想要在地球上实现核聚变，目前主流有这么两种办法。

第一种是利用磁约束来操控氢的同位素 - 氘和氚，使之能够成等离子体，并加热至 1 亿摄氏度左右，使其相关碰撞，继而发生聚变，并释放能量。

著名的例子就是前苏联科学家搞出来的托卡马克装置，中国以这个作为基础也弄出来一个纯国产的磁约束装置，取名为东方超环 EAST，并在 2021 年取得不错的成绩，甚至还创造了新的世界纪录。

第二种就是利用激光惯性约束弄出来的国家点火装置。

不同于采用强磁场约束的托卡马克装置，这玩意是利用超高能的激光轰击微小的核燃料，使其坍缩内爆，以模拟太阳内部的环境。

同时核燃料经过这么一轰击，里面就会形成等离子体，但由于自身惯性还来不及向四周飞散，就被加热到极高温度并发生聚变反应。

通常来说，这样的核燃料十分微小，小到什么程度呢？直径只有 2 毫米，差不多是咱们日常见到的黄豆一半大小。

而发射激光的装置都是非常巨大的，比如美国这个点火装置，由近 200 台激光器组成，有三个足球场那么大。

它们会产生 192 束高能激光，并同时轰击核燃料，以启动核聚变反应。这就有点像用一大批高射炮打蚊子，内部结构要十分精准巧妙才行。

为什么这次美国国家点火装置实现的核聚变反应，震惊了科技界？

这里要给大家科普一下，美国和我们的核聚变研究方向不一样，美国是激光激发，而我们是磁激发。

不管美国还是中国，以前的成果都只局限于核聚变受控时间长度，其消耗能量和输出能量都是亏损的。

而这次美国的成果，是实现了能量盈利，即输出能量高于消耗能量（20％）。也就是说这个成果，实现了从如何实现可控核聚变技术到可用核聚变技术的飞跃。

美国这次的成果肯定是突破，但离实际应用还早的很，保守估计最少也要 30 年。

中国核聚变装置

那中国有没有类似的装置？当然也有，比如由中国科学院和中国工程物理研究院合办的高功率激光物理联合实验室，就制造出来多款激光核聚变装置，并取名为神光系列。

在 1985 年，神光第一代系统就问世了，当年在运行中成功进行了激光打靶实验，取得重要的结果，也达到了预期目标。

该装置输出激光总功率为 1 万亿瓦，而激光时间只有一秒钟的十亿分之一到百亿分之一，可用透镜聚焦到直径约５０μｍ 的靶面尺寸上。可以产生千万度的高温，强冲击波和反冲击压力。

因此也是当时中国规模最大的高功率钕玻璃激光装置，这在国际上也为数不多，同时也标志着中国在该领域已经进入世界先进行列。

之后在 2001 年 8 月，我们又建设完成神光第二代系统，该装置是由数百台套激光单元和组件的集成，规模上比第一代扩大了 4 倍，最高输出功率 1013W。就瞬时功率而言，比当年全国发电量的总和还要大许多倍。

2015 年又完成神光第三代系统，能够将 48 路激光同时引导到 30um 核装置实现核聚变反应，它的诞生也成为了世界上投入运行的第二大激光驱动器，仅次于美国，同时也是亚洲最大的高功率激光装置。

而根据最新的消息，2020 年我们又完成了神光第四代系统，它包含高达 288 路的高功率激光束，其总输出功率为 2MJ。

做个对比吧，美国这次实现核聚变突破的那个国家点火装置，近 200 台激光器的才产生 192 束高能激光。

从这一点看，中国的装置跟美国相比，丝毫不逊色。

但美国这次实验结果却令人感觉到十分意外，那就是聚变反应产生了大约 2.5 兆焦耳的能量，大约是激光所消耗的 2.1 兆焦耳能量的 120%。

值得一提的是，虽然美国这次实验结果有了，但是样本和相关设备却被破坏了，这会让后续分析变得复杂，好嘛，这是要死无对证的节奏嘛？

目前来看，中国取得领先的技术是托卡马克装置关于耐高温材料上的突破，这对于核聚变反应堆装置至关重要，反应堆产生的超高温环境，没有兜能装，也是毫无意义的。

至于光路线和磁路线哪一种更好，现在还不好说，但中国目前是两条腿都在走，机会概率总的来说还是很大的。

本文来自微信公众号 "52 赫兹实验室 "（ID:whalelab），作者：顽皮的小鲸