激光引发的聚变引领通往安全、负担得起的清洁能源之路

  使聚变能成为现实的追求最近向前迈出了一大步。劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置 (NIF) 宣布了一项实验结果，该实验具有前所未有的高聚变率。一次激光发射引发的反应释放了 1.3 兆焦耳的聚变产能量，并带有核燃烧传播的特征。

  达到这一里程碑表明聚变实际上与实现发电有多接近。最新根据结果得出，进展速度很快——尤其是在激光以惊人的速度发展的情况下。

  事实上，激光是二战结束以来最具影响力的技术发明之一。在极其多样化的应用中得到普遍应用——包括机械加工、精密手术和消费电子科技类产品——激光器是日常生活的重要组成部分。然而，很少有人知道，激光也预示着物理学中令人兴奋的全新篇章：实现具有正能量增益的受控核聚变。

  经过 6 年的创新，激光现在正在让我们开发清洁、高密度和高效燃料的紧迫过程，而这反过来又是通过大规模脱碳能源生产帮助解决世界能源危机所必需的。激光脉冲可达到的峰值功率每十年增加 1,000 倍。

  物理学家最近进行了一项产生 1,500 太瓦功率的聚变实验。在短时间内，这产生的能量是全世界在特定时刻消耗的能量的四到五倍。换句话说，我们已能够产生大量的电力。现在我们还需要产生大量的能量，以抵消用于驱动点燃激光器的能量。

  除了激光之外，在目标方面也有相当大的进步。最近使用纳米结构目标可以更有效地吸收激光能量和点燃燃料。这仅在几年内成为可能，但在这里，技术创新也在急剧上升，年复一年地取得巨大进步。

  仍然存在两个重大挑战：首先，我们应该将每个部分整合在一起，创建一个满足所有物理和技术经济要求的集成流程。其次，我们应该来自私人和公共来源的可持续投资水平来做到这一点。一般来说，聚变领域的资金严重不足。考虑到核聚变的潜力，这令人震惊，尤其是与其他能源技术相比。

  2020 年清洁能源投资总额超过5000 亿美元。用于聚变研究和开发的资金只是其中的一小部分。已经有无数杰出的科学家在该领域工作，以及渴望进入该领域的学生。当然，我们还有优秀的政府研究实验室。研究人员和学生共同相信受控核聚变的力量和潜力。我们该确保为他们的工作提供财政支持，以实现这一愿景。

  我们现在需要的是扩大公共和私人投资，以充分的利用手头的机会。此类投资可能具有更长的时间范围，但其最终影响是无与伦比的。我相信净能源收益在未来十年是触手可及的；基于早期原型的商业化将在很短的时间内完成。

  但这样的时间表在很大程度上取决于资金和资源的可用性。大量投资被分配到替代能源——风能、太阳能等——但聚变必须在全球能源方程式中占有一席之地。当我们接近关键的突破时刻时尤其如此。

  如果激光驱动的核聚变得到完善和商业化，它就非常有可能成为首选能源，取代许多现有的、不太理想的能源。这是因为聚变如果正确完成，能够给大家提供等量清洁、安全和负担得起的能源。我相信聚变发电厂最终将取代今天仍然占主导地位的大多数传统发电厂和相关的大型能源基础设施。将不再需要煤炭或天然气。

  聚变过程的持续优化可带来更高的产量和更低的成本，有望以远低于当前价位的价格生产能源。在极限上，这对应于无限的能量来源。如果你有无限的能量，那么你也有无限的可能性。你能用它做什么？我预见通过去除我们在过去 150 年中排放到大气中的二氧化碳来扭转气候变化。

  在融合技术赋能的未来，您还可通过能源来淡化海水，创造无限的水资源，对干旱和沙漠地区产生巨大影响。总而言之，核聚变造就了更好的社会，使社会保持可持续和清洁，而不是依赖于破坏性、肮脏的能源和相关基础设施。

  通过在 SLAC 国家加速器实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室和国家点火设施多年的专注研究，我有幸见证并领导了第一次惯性约束聚变实验。我看到某种非凡的种子正在播下并生根发芽。看到激光技术为人类赋权和进步所收获的成果，我从未比现在更兴奋。

  我的科学家和学生们致力于将融合从有形领域转移到现实领域，但这需要某些特定的程度的信任和帮助。今天的一小笔投资将对在全球舞台上提供一种急需的、更受欢迎的能源替代品产生重大影响。