美國實現第二次核聚變點火 投資1.12億美元加速研究

IT之傢今日（8月17日）消息，核聚變是一種將兩個輕原子（如氫同位素）合成一個重原子的過程，能夠釋放出巨大的能量。與核裂變（將重元素如鈾或钚分裂）相比，核聚變被認為是一種安全、幾乎無限的能源。而目前的核電站，都是使用核裂變技術進行發電。

美國正寄希望於勞倫斯利弗莫爾國傢實驗室（LLNL），實現可控核聚變發電。該實驗室在 7 月 30 日實現瞭第二次核聚變點火，產生瞭能量盈餘（即產生的能量超過瞭引發核聚變反應所需的能量）。為瞭促進研究並實現第三次點火及更多，美國準備向十幾個超級計算項目再投資 1.12 億美元（當前約 8.19 億元人民幣）。

這些項目是由新成立的科學發現通過先進計算（SciDAC）計劃組織的，該計劃將國防部的兩個既有計劃合並，旨在利用超級計算資源，包括百億億次級系統，解決復雜的核聚變能源問題。

“這些合作夥伴的建模和模擬工作將揭示等離子體在極端條件下經歷的多種物理過程，並指導核聚變試驗裝置的設計。”能源部科學副部長 FES 負責人 Jean Paul Allain 說。

然而，要實現一個可持續、有盈餘能量的核聚變點火，還有很多工作要做。7 月 30 日的核聚變點火雖然提供瞭比輕原子燃料艙更高的能量輸出（具體數值未知，但可能比去年 12 月實現的 2.05 兆焦耳輸入、3.15 兆焦耳輸出更好），但是這隻考慮瞭傳輸到顆粒本身的能量，而將能量傳遞到顆粒（通過 192 個激光器）的方式仍然非常低效，LLNL 需要投入驚人的 322 兆焦耳來發射激光器本身，這使得整個過程仍然處於全局能量虧損狀態。

因此，更好地理解與核聚變相關的量子過程是探索的方向。在量子計算機能夠提供一個可行的計算平臺來破解這個難題之前（這可能需要十年左右），基於標準計算的超級計算機是我們目前探索激光擊中顆粒時發生的有序混沌過程的最佳方式。