11月24日 日前，被譽為(wei) “人造太陽”的美國國家點火裝置(NIF)完成了首次綜合點火實驗———192束激光係統發射的能量打造出600萬(wan) 華氏度高溫，這相當於(yu) 恒星或大行星核心的溫度。NIF作為(wei) 全球最大的激光核聚變裝置，從(cong) 1997年開始建造起已經花掉了納稅人35.5億(yi) 美元(約合人民幣235億(yi) 元)。研究人員不惜代價(jia) 不僅(jin) 為(wei) 了研究如何“駕馭太陽的能量”，這個(ge) 計劃還承載著人類的清潔能源之夢。

    在加利福尼亞(ya) 州利弗莫爾國家實驗室，一座神秘的建築物仍在修建中。過去十多來年，這個(ge) 龐大的建築物一直是環保主義(yi) 者關(guan) 注的焦點。然而，11月2日，這裏進行的一次點火實驗震動了科學界。因為(wei) 作為(wei) 世界上第一個(ge) 能產(chan) 生持續核聚變的反應堆，“人造太陽”一旦成功將改寫(xie) 人類的曆史。

    地球上造“小太陽”

    現今人類可利用的最大、最具商業(ye) 價(jia) 值的能源無疑是核能。核電站利用核能的原理是核裂變，即在高溫高壓狀態，把鈾或鈈等重原子分裂成輕原子，導致其釋放大量能量的核反應方式。但是國家點火裝置利用核能的方式則反其道而行之，不是核裂變，而是核聚變。核聚變是指由質量輕的原子，主要是指氘或氚，在高溫高壓下，發生原子核互相聚合作用，生成新的質量更重的原子核，並伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。太陽發光發熱就是利用核聚變產(chan) 生的能量。

    與(yu) 核裂變相比，核聚變不僅(jin) 安全，而且相對環保。利弗莫爾國家點火裝置曾對媒體(ti) 說：“太陽產(chan) 生的光和熱抵達地球，不會(hui) 產(chan) 生任何放射性的副產(chan) 品，而且能長期高效的生產(chan) 。如果把太陽換成我們(men) 正在研究的核聚變反應堆，就等於(yu) 在地球上建造了一個(ge) 提供清潔能源的小太陽。”

    釋放1.3兆焦耳能量

    目前，這個(ge) “小太陽”已經初具規模，並且已經進行了令人鼓舞的試驗，獲得了寶貴的試驗數據。利弗莫爾國家點火裝置的一個(ge) 科研組說，11月2日他們(men) 向核聚變反應堆中心發射192束激光束，用它們(men) 瞄準一個(ge) 隻有花生大小卻包含氘和氚氣體(ti) 的小球體(ti) 。這個(ge) 小球體(ti) 釋放的能量高達1.3兆焦耳，其核心最高溫度大約是600 萬(wan) 華氏度。

    國家點火裝置主管愛德華 摩西說，盡管這次試驗沒有能夠達到太陽中心溫度2700萬(wan) 華氏度，也沒有引發期待中的持續性核聚變反應，但這些試驗結果依然非常振奮人心。“試驗讓我們(men) 相信，我們(men) 一定能實現氘和氚核聚變目標物裏的點火條件。”摩西還稱，美國科學家有決(jue) 心在2012年實現這一目標。要想實現核聚變燃燒，首先必須點燃由氫的同位素氘和氚構成的特殊燃料。

    20 世紀70年代，科學家開始利用強大的激光束進行試驗，壓縮和加熱氫的同位素，使其達到熔點，這一技術被稱作慣性約束核聚變。激光發射器的作用就是促使這種核聚變快速和持續產(chan) 生，包含氘和氚氣體(ti) 的目標物受到外部的刺激後，將發生爆炸形成衝(chong) 擊波，進一步加快目標物核心的燃燒，這種燃燒的持續性也更長。

    一旦這種核聚變成現實，國家點火裝置內(nei) 靶室的溫度會(hui) 超過1億(yi) 華氏度，內(nei) 部壓力將超過地球大氣壓的1千億(yi) 倍。國家點火裝置主管愛德華 摩西說：“為(wei) 了在實驗室裏產(chan) 生核聚變燃燒，我們(men) 進行了長達10年的研究。目前利用核聚變或核裂變產(chan) 生能量的核電站，在過去50多年已經讓發電量大幅增加，但迄今仍未證明利用氘和氚氣體(ti) 融合後持續燃燒產(chan) 生能源的方法可以投入使用。”因此摩西說，“人造太陽”試驗的意義(yi) 不言而喻，“一旦我們(men) 掌握了實現太陽內(nei) 部核聚變的技術，我們(men) 的子孫後代將享受到科技發展帶來的飛躍，能源短缺的時代將一去不複返。”

    “人造太陽”技術可行性高、應用前景廣闊

實際上，除了美國的“人造太陽”計劃，中國、俄羅斯等世界大國目前都在研究類似“人造太陽”的核聚變技術。
國家點火裝置“人造太陽”中的核反應堆目標物是氘和氚，氘可以利用並不複雜的技術，從(cong) 海水裏萃取；氚在金屬鋰中存在，鋰則是土壤裏的一種常見元素。所以氘和氚在現實中的開采和利用，相比核裂變要使用到的鈾或鈈更為(wei) 簡單易行。

    國家點火裝置在其網站上對氘和氚的利用前景作了形象的對比。他們(men) 舉(ju) 例稱，由於(yu) 海水中包含氘元素，經過一定的轉化，1加侖(lun) 海水可提供相當於(yu) 300加侖(lun) 汽油產(chan) 生的能量，50加侖(lun) 海水產(chan) 生的燃料所含的能量，相當於(yu) 2噸煤。“它們(men) 很環保，大規模應用後，可以減少對化石燃料的使用，從(cong) 而大大降低碳排放量。”更為(wei) 重要的是，氘和氚沒有鈾或鈈那樣劇烈的放射性，未來使用它們(men) 做反應堆生成的放射性副產(chan) 品，也比當前核裂變核電站少。國家點火裝置的官員估計，使用核聚變反應堆的發電站將在2020年開始運行，到2050年將有25%的美國民用能源由核聚變提供。#p#分頁標題#e#

    130噸重目標靶室是核心

    從(cong) 上世紀90年代後期開始，利弗莫爾國家實驗室就開始建造“人造太陽”，至今整個(ge) 計劃已投入約35.5億(yi) 美元。11月2日進行的綜合點火試驗是迄今以來最成功的一次試驗。未來，還有更複雜和更具挑戰性的試驗在國家點火裝置裏上演。

    國家點火裝置是一棟10層樓高的建築物，其麵積相當於(yu) 三個(ge) 足球場。媒體(ti) 稱，這個(ge) 點火裝置是世界上最大的激光科學建設項目，因而成為(wei) 全球“人造太陽”試驗的中心，承載著人類利用新能源的夢想。國家點火裝置控製室有一套十分先進的電腦自動控製集成係統，它模仿了休斯敦美國宇航局的任務控製中心，被稱為(wei) 史上科學儀(yi) 器設計最複雜的自動控製係統之一。

    國家點火裝置內(nei) 部設有130噸重的目標靶室，這是“人造太陽”計劃最核心的部分。靶室裏的中心孔洞直徑達10米，用30厘米厚的混凝土掩埋，旁邊有192個(ge) 激光器向其中發射中子，以點燃反應堆，並促使包含氘和氚氣體(ti) 的玻璃物目標產(chan) 生極大的高溫和高壓。這個(ge) 靶室的條件將接近或達到太陽內(nei) 部核聚變反應時的條件。電腦自動控製集成係統保證了試驗的穩定性，因為(wei) 850腦使激光器發射激光的間隔不超過50微秒。