美国能源部正计划宣布劳伦斯利弗莫尔国家实验室的一项“重大科学突破”，该实验室是世界上研究人员试图开发利用核聚变能源的可能性的几个地点之一。
由于核聚变被一些人认为是未来的能源，特别是因为它不产生温室气体，几乎没有废物，并且没有发生核事故的风险，预计将于周二宣布的消息引起了科学界的热议。
它也有可能在某一天加速地球从化石燃料的转变，化石燃料是气候变化的主要贡献者，但长期以来一直在与艰巨的挑战作斗争。
以下是核聚变是什么以及将其转化为科学家认为可以成为的廉价、无碳能源的一些困难：
什么是核聚变？
抬头看，它就发生在你的头顶——核聚变反应为太阳和其他恒星提供能量。
当两个轻核合并形成一个较重的核时，就会发生这种反应。因为单个原子核的总质量小于两个原始原子核的质量，所以剩余的质量是在此过程中释放的能量。
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就太阳而言，它的高温——数百万摄氏度——以及它的引力施加的压力使本来会相互排斥的原子融合。
“我们必须找到方法将这种极热的物质与任何可以冷却它的物质隔离开来。这就是遏制问题，”法国原子能委员会的项目负责人 Erik Lefebvre 说。
早在 1930 年代，科学家们早就了解核聚变的工作原理，并试图在地球上复制这一过程。目前的努力集中在融合一对氢同位素——氘和氚。这种特殊的组合释放出“比大多数聚变反应多得多的能量”并且需要更少的热量。
这会有多大价值？
加州大学伯克利分校能源与社会学教授丹尼尔卡门表示，如果核聚变技术能够在商业上可行，它提供了“基本上无限”燃料的可能性。所需元素可在海水中获得。
这也是一个不会产生核裂变放射性废物的过程——核裂变是目前在核电站中使用的技术。
“控制恒星的能量来源是人类有史以来面临的最大技术挑战，”《造星者》一书的作者、物理学家亚瑟·特瑞尔 (Arthur Turrell) 在推特上写道。
它离现实有多近？
Lefebvre 警告说，在“商业上可行的工业规模示范”之前，“道路仍然很长”。
他说，这样的项目还需要 20 或 30 年才能完成。
科学界希望这项技术能够改变全球能源生产的游戏规则。
Lefebvre 表示：“这是一种完全无碳的能源，产生的废物很少，而且本质上非常安全，”他补充道，聚变可能是“未来解决世界能源问题的方法”。
科学家们是如何尝试做到这一点的？
科学家们试图重建核聚变的一种方法涉及所谓的托卡马克——一种环形真空室，它使用强大的磁铁将燃料转化为过热等离子体——温度在 1.5 亿至 3 亿摄氏度之间——核聚变可能发生。
利弗莫尔实验室使用了一种不同的技术，研究人员用 192 束激光射向一个装满氘氚燃料的小胶囊。该实验室报告称，2021 年 8 月的一次测试产生了 1.35 兆焦耳的聚变能——约占目标能量的 70%。
该实验室表示，随后的几项实验显示结果不断下降，但研究人员表示，他们找到了提高燃料舱质量和激光器对称性的方法。
“将聚变从理论转移到商业现实的最关键特征是输出的能量多于输入的能量，”Kammen 说。
为实现这一目标，研究人员必须首先提高激光器的效率并更频繁地重现实验。
