劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任布迪尔：核聚变能源或在20年内迎来黄金期

我们之前已经多次介绍过关于核聚变的梦想，理论上它可以成为一种用途广泛且稳定的能量来源，还不会产生放射性废物。

但要使核聚变发电厂成为现实，仍需要大量的科学技术进步。尽管我们已经达到了一些里程碑，但前方还有许多障碍尚未攻破。在本周的麻省理工 EmTech 活动中，我与美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 主任金伯利·布迪尔（Kimberly Budil）讨论了这个话题。

（来源：JUSTIN SAGLIO）

去年，当这家实验室的研究人员实现了所谓的净能量增益时，她成为了科学新闻世界的中心。他们终于证明了聚变反应产生的能量比启动反应所消耗的更多。

在我们的谈话中，我咨询了她关于聚变研究的这一重要时刻、国家实验室的角色以及我们下一步的发展方向。

重要时刻

2022 年 12 月，一群科学家坐在一个控制室里，像是在执行太空任务。 他们将 200 万焦耳的激光能量聚焦到豌豆大小的目标上。 该目标内部的氢燃料开始压缩，当内部原子结合在一起时，能量得以释放。

而这一次，输出的能量比输入的能量还要多。这是以前从未发生过的事情。

布迪尔在活动的舞台上告诉我：“数十年来，成千上万的人为这一追求倾注了心血，对他们来说，这个时刻带来了巨大的喜悦并证明了他们的努力。”

她解释说，许多人认为这永远行不通，理由是实验室的激光永远无法达到所需的精度水平，也无法获得足够完美的（实验）目标来容纳反应。“激光是一个奇迹，一个现代工程奇迹。”她在演讲中说道，“这些目标是令人难以置信的、精密的艺术品。”

布迪尔告诉我，“成功实现核聚变非常非常困难”。研究人员获得净能量的那一刻并不意味着终点，而是一系列即将到来的里程碑中的一个。

实现之后

布迪尔说，在首次成功展示净能量增益后，“首要任务是复现它，但接下来的五次尝试都未能成功。”

这似乎主要是目标的问题，即激光射击的那些微小的燃料颗粒。目标必须几乎完美，没有任何缺陷。制作一个目标，从开始到完成大约需要七个月的时间。

最终该团队花了大约六个月的时间才复现最初的成功。但在这个夏天，该实验室实现的能量增益越来越高，最终在 10 月份实现了（最初值）两倍的净能量增益。

关于核聚变，我们还有很多东西需要了解，研究人员正试图通过这些反复的尝试来做到这一点。在活动上，布迪尔回答了他们仍在探索一些问题：科学家们可以在目标上做些改变吗？改变激光脉冲形状？把能量调高点？

布迪尔说，几十年来，核聚变能源背后的科学和工程技术一直在稳步进步，但随着技术的发展和研究的推进，新的问题总是会出现。

我问她，在她看来，这种能源可能在什么时候才会准备好迎接黄金时期。“我最好的猜测是，20 年内，你可以看到一座试点发电厂。”她告诉我。一些初创公司提出了比这更大胆的主张，预测十年内或更短时间，“但我认为挑战比人们一开始意识到的要大得多，等离子体真的很复杂。”她说。

布迪尔说，最终，美国国家实验室的研究人员不会建造发电厂。这是私营企业的事情。但研究人员将继续努力，作为不断发展的核聚变生态系统的一部分。

在世界各地的研究人员努力实现下一个重大核聚变里程碑之际，布迪尔建议人们保持一点耐心：“核聚变社区无疑以其非理性的繁荣而闻名。去年，我的工作一半是让人们对大科学和公共科学感到兴奋，另一半是管理对核聚变能源的期望，因为它是非常困难的一件事。”

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