美国能源部周二宣布了核聚变技术的重大突破。总部位于加利福尼亚州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火设施（NIF）的科学家首次在实验室使用核聚变成功产生了“净能量增益”，引起全球轰动。
伦敦帝国理工学院等离子体物理学教授兼惯性融合研究中心联合主任Jeremy Chittenden称其为“一个真正的突破时刻”。目前，世界上所有核电站都使用裂变反应堆发电。据悉，法国70%的能源来自核裂变。然而，由于切尔诺贝利灾难、福岛事件等事故，公众对有害辐射的恐惧与日俱增，大家仍在寻求更安全且更可持续的能源生产方式。
核聚变的诱人之处
有科学家解释说，产生聚变能就像燃烧木柴一样。首先，你点燃火焰，加热木材，并在某个时候开始化学反应，然后这种反应足以燃烧其余的木材。
更学术一点的解释是，“核聚变”是模仿太阳产生能量的原理。原子由一个原子核（包含质子和中子）和电子组成。在聚变中，两个原子通过粉碎它们的原子核被合并成一个原子。为了实现稳定的原子核，新形成的原子有时会舍弃以前用于将中子与原子核结合的高能中子。
核聚变反应的能量潜力高于我们所知道的所有其他能源。它释放的能量是燃烧煤炭、石油或天然气等化学反应的近400万倍，比目前世界各地所有核电站使用的核裂变工艺多四倍。因此核聚变科学家希望将这种多余的能量转化为源源不断的电力。
除了效率高外，核聚变和核裂变一样可以大幅减少我们对化石燃料的依赖。由于核能本身被认为是化石燃料的无碳替代品，因为它的产生不会排放温室气体（其主要副产品是氦，一种惰性、无毒的气体）。
在被认为对核聚变能最有效的两种基础材料中，氘不是放射性的，但氚是放射性的。然而，它的辐射相对较弱且寿命较短。此外，氘在海水中含量丰富，科学家正试图使用锂生产氚。
《金融时报》解释称，核聚变反应不排放碳，不会产生长期存在的放射性废物。从理论上说，一小杯氢燃料可以为一间房子提供数百年的电力。而目前仅靠风能和太阳能等可再生能源无法满足全球基线能源需求。正因此，尽管一直难有突破，但是各国依旧对核聚变的探索乐此不疲。
复制太阳的挑战
从技术上讲，很难实现自我维持和稳定的聚变反应。我们在地球上感受阳光和温暖，而太阳内部则是在极端温度和压力下不断产生聚变反应。那么如何复制在太阳内核发生的事情？
据了解，为了在地球上实现聚变，气体需要加热到约1.5亿摄氏度（2.7亿华氏度）的极高温度，约为太阳核心温度的10倍。此时，气体变成了等离子体，比我们呼吸的空气轻近一百万倍。组成它的所有质子、中子和电子都是分离的。
核聚变的研究人员认为，通过加热氘和氚的混合物来创建等离子体是实现融合和产生能量环境的最简单方法。在这些极端条件下，这种等离子体中的粒子迅速碰撞，产生热量。但矛盾的是，随着温度的进一步上升，碰撞率以及加热效应却下降了。
美国利用激光打靶的方式获得的突破就是一种惯性约束核聚变。其利用强激光脉冲快速注入核聚变材料中，在聚变材料还没来得及散开的情况下达到点火条件，瞬间实现聚变反应。
此次美国加州的国家实验室就采取了该做法，将少量氢气放入胡椒大小的胶囊中，然后使用强大的光束激光器将太空舱加热到1亿摄氏度——比太阳中心更热，并将氢燃料压缩到地球大气层的1000多倍。在这些力下，胶囊开始自爆，迫使氢原子融合并释放能量。
美国国家核安全管理局负责国防项目的副管理员Marvin Adams博士在宣布突破时表示，该实验室的激光器为目标输入了2.05兆焦耳的能量，然后产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出。但是该实验只能产生足够的能量来煮沸大约15-20个水壶，而点火设施的投资却高达35亿美元（相当于243亿元人民币）。
两名了解该实验结果的消息人士称，由于能量输出高于科学家们的预期，实验室一些设备被损坏，使得后续分析变得很复杂。有科学家解释称，制造足够大的设备大规模产生核聚变能量，将需要极其难以生产的材料。同时，反应产生的中子会给设备带来巨大压力，令其在反应过程中被摧毁。
在聚变中强迫和保持元素在一起需要非常高的温度和压力。到目前为止，没有一个实验能够产生超过投入的能量来使其发挥作用。
今年2月，隶属于英国原子能管理局的卡勒姆聚变能源中心宣布，位于英国牛津郡的欧洲联合核聚变实验装置（JET）在核聚变实验中产生总共59兆焦耳的能量，大幅刷新其此前创造的纪录。尽管如此，这场核聚变只持续了5秒。
总结
美国能源部表示，要实现将方便、可负担的惯性约束核聚变技术应用于为家庭和企业发电的目标，仍需要进行大量先进的科学和技术实验。
虽然这一切听起来没有那么乐观，核聚变走上商业化也道阻且长，但核聚变技术有望为人类提供近乎无限的清洁能源，帮助人类摆脱对化石燃料的依赖，而这一实验仍将为进一步推动清洁能源的发展提供宝贵经验。
