2022年12月13日，美国能源部开了新闻发布会，正式公布了关于“可控核聚变”实验的历史性突破进展，实现核聚变反应净能量增益！

  稍微科普一下啥叫“核聚变”，将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个极轻的核（或粒子）的一种核反应形式。在此过程中，物质并没有守恒，因为有一部分正在聚变的原子核的物质被转化为光子（能量）。这就是太阳以及其他恒星内部源源不断产生能量的方式。

  原子核中蕴藏巨大的能量。根据质能方程E=mc2，原子核的净质量变化造成能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核，称为核裂变，如爆炸，核电站发电；如果是由较轻的原子核变化为较重的原子核，称为核聚变。最早的人工核聚变技术在氢弹上得到体现，但是不受控制的。1950年代，人类开始研究用于民用目的的可控核聚变。

  相较于核裂变发电，核聚变产生的核废料半衰期极短（低管理成本、核泄漏时总危害较低、最多只有一公里内需要撤退）、安全性也更高（不维持对核的约束便会停止反应）。如氘和氚的核融合反应，其原料可直接取自海水，来源几乎取之不尽，因而是比较理想的能源取得方式。

  人类研究核聚变70年，一直有一个问题得不到突破。那就是输入的能量总是大于产生的能量，没有净输出能量。从2012年到2021年，每次核聚变实验输入的能量都在2.05 兆焦耳 (MJ) 的能量，输出的能量每年都有提高，但是到2021年也只有1.4兆焦耳，只有输入的70%, 2022年12月5日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室历史性的输出了3.15兆焦耳，是输入的1.5倍，实现了净能量增益！

  这是人类能源史最大的突破之一，上一次这么大的突破是100万年前，人类学会使用火。

  美国能源部说，可控核聚变发电商用有望在未来10年取得突破。人类能源革命将会彻底改写！

  美国能源部 (DOE) 和美国能源部国家核安全局 (NNSA) 今天宣布在劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 实现了聚变点火——这是一项几十年来一直酝酿的重大科学突破，将为国家安全和清洁能源的未来铺平道路。12 月 5 日，LLNL 国家点火装置 (NIF) 的一个团队进行了历史上第一个受控聚变实验以达到这一里程碑，也被称为科学能量平衡，这在某种程度上预示着它从聚变中产生的能量多于用于驱动它的激光能量。这一历史性的首创成就将为支持 NNSA 的库存管理计划提供前所未有的能力，并将提供对清洁聚变能源前景的宝贵见解，这将改变游戏规则，以实现拜登总统的净核聚变目标——零碳经济。

  美国能源部长 Jennifer M. Granholm 表示：“对于国家点火装置的研究人员和工作人员来说，这是一项具有里程碑意义的成就，他们的职业生涯致力于让聚变点火成为现实，这一里程碑无疑将激发更多发现。” “拜登-哈里斯政府致力于支持我们的世界级科学家——比如 NIF 的团队——他们的工作将让我们解决人类最复杂和最紧迫的问题，比如提供清洁能源来应对气候平均状态随时间的变化，以及在没有核武器的情况下维持核威慑力测试。”

  “一个多世纪以来，我们对聚变有了理论上的了解，但从了解到实践的过程可能是漫长而艰巨的。今天的里程碑表明我们大家可以坚持不懈地做些什么，”总统科技首席顾问兼白宫科技政策办公室主任 Arati Prabhakar 博士说。

  “2022 年 12 月 5 日星期一是科学界具有历史意义的一天，这要归功于利弗莫尔实验室和国家点火装置令人难以置信的人们。在取得这一突破时，他们开启了 NNSA 库存管理计划的新篇章，”NNSA 局长 Jill Hruby 说。“我要感谢支持国家点火装置的国会议员，因为他们相信有远见的科学的前景对我们的使命至关重要。我们来自美国能源部国家实验室和国际合作伙伴的团队向我们展示了合作的力量。”

  LLNL 主任 Kim Budil 博士说：“在实验室中寻求聚变点火是人类有史以来最重大的科学挑战之一，实现这一目标是科学、工程，最重要的是人类的胜利。” “跨越这个门槛是推动 60 年专注追求的愿景——一个不断学习、积累、扩展知识和能力，然后寻找方法克服出现的新挑战的过程。这些是美国国家实验室旨在解决的问题。”

  美国参议院多数党领袖查尔斯·舒默说：“这一惊人的科学进步让我们走上了未来不再依赖化石燃料、取而代之的是新的清洁聚变能源的悬崖峭壁。”我赞扬劳伦斯利弗莫尔国家实验室及其在我国惯性约束聚变 (ICF) 计划中的合作伙伴，包括位于纽约的罗彻斯特大学激光能量学实验室，他们实现了这一突破。要让这个未来的清洁能源世界成为现实，要求我们的物理学家、创新工作者和我们 DOE 资助的机构（包括罗彻斯特激光实验室）中最聪明的头脑加倍努力开展他们的前沿工作。这就是怎么回事我今天也很自豪地宣布，我帮助 ICF 计划在国防授权法案中获得了今年超过 6.24 亿美元的最高授权，以实现这一惊人的突破。”

  “经过十多年的科学技术创新，我祝贺劳伦斯利弗莫尔国家实验室和国家点火装置的团队取得的历史性成就，”美国参议员黛安·范斯坦 (CA) 说。“这是融合中令人兴奋的一步，Lawrence Livermore 和 NIF 的每个人都应该为这一里程碑式的成就感到自豪。”

  “这是一项历史性的创新成就，建立在几代利弗莫尔科学家的贡献之上。今天，我们的国家站在他们的集体肩膀上。我们还有非常长的路要走，但这是关键的一步，我赞扬美国能源部和所有为这一有希望的突破做出贡献的人，这可能有助于为美国和人类带来更光明的清洁能源未来，”说美国参议员杰克·里德 (RI)，参议院军事委员会主席。

  “这一巨大的科学突破是清洁能源未来的里程碑，”美国参议员亚历克斯帕迪拉 (CA) 说。“虽然未来还有更多工作要利用聚变能的潜力，但我很自豪加州科学家继续引领开发清洁能源技术的道路。我祝贺劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们致力于清洁能源的未来，我致力于确保他们拥有继续这项重要工作所需的所有工具和资金。”

  “这是一件大事。我们大家可以庆祝国家点火装置的另一个性能记录。这一最新成就尤为显显著，因为 NIF 使用的目标球对称性低于 2021 年 8 月的实验，”美国代表 Zoe Lofgren (CA-19) 说。“这一重大进步展示了未来聚变能商业化的可能性。国会和政府需要充分资助并适当实施最近的 CHIPS 和科学法案中的聚变研究条款，甚至有可能更多。在第二次世界大战期间，我们制定了曼哈顿计划以取得及时的成果。当今世界面临的挑战比当时更大。我们一定要加倍努力并加快研究，以探索聚变承诺的清洁、无限能源的新途径。”

  “我很高兴 NIF——美国最前沿的核研究设施——已经实现聚变点火，有可能是在未来提供一种新的清洁和可持续能源。这一突破将确保我们核储备的安全性和可靠性，开辟科学的新领域，并在未来几十年推动我们朝着为家庭和办公室供电的新方式获得进展，”美国代表 Eric Swalwell (CA-15) 说。“我对科学家和研究人员的辛勤工作和奉献精神表示赞赏，他们取得了这一巨大的科学成就，我将继续推动为 NIF 提供大量资金，以支持聚变研究的进步。”

  LLNL 的实验通过向目标提供 2.05 兆焦耳 (MJ) 的能量，从而超过聚变阈值，由此产生 3.15 MJ 的聚变能量输出，首次证明了惯性聚变能 (IFE) 的最基本科学基础。仍然需要许多先进的科学和技术发展来实现简单、负担得起的 IFE 来为家庭和企业供电，DOE 目前正在美国重新再启动一个基础广泛、协调的 IFE 计划。结合私营部门的投资，有很大的动力推动聚变商业化的快速发展。

  聚变是两个轻核结合形成一个较重的核并释放大量能量的过程。在 1960 年代，LLNL 的一群先驱科学家假设激光可用于在实验室环境中诱导聚变。在后来于 1988 年至 1994 年担任 LLNL 主任的物理学家 John Nuckolls 的带领下，这一革命性的想法变成了惯性约束聚变，开启了 60 多年在激光、光学、诊断、目标制造、计算机建模和仿真方面的研究和开发，和实验设计。

  为实现这一理念，LLNL 构建了一系列功能越来越强大的激光系统，最终创建了世界上最大、能量最高的激光系统 NIF。NIF——位于加利福尼亚州利弗莫尔的 LLNL——有一个体育场那么大，它使用强大的激光束来产生类似于恒星和巨行星核心以及爆炸核武器内部的温度和压力。

  LLNL 员工以及 DOE 洛斯阿拉莫斯国家实验室、桑迪亚国家实验室和内华达国家安全站点的无数合作者的奉献精神使实现点火成为可能；通用原子；学术机构，包括罗切斯特大学激光能量学实验室、麻省理工学院、加州大学伯克利分校和普林斯顿大学；国际合作伙伴，包括英国的原子武器机构和法国替代能源和原子能委员会；能源部和国家核安全局以及国会的利益相关者。