内蒙古
据报道，美国科学家通过“美国国家点火装置”，在核聚变领域取得了突破性进展。首次在聚变实验中实现了净能量增益，也就是产生的能量比注入的能量还要多。
上图：美国国家点火装置
令人惊讶的是，美国国家点火装置有三个足球场那么大，但令人兴奋的实验却发生在一根头发丝那么大的区域。
这是否意味着美国核聚变技术，即将比中国更早实现商用？然而想回答这个问题，咱们要知道到什么是美国国家点火装置！
上图：托卡马克装置
与采用托卡马克装置的中国太阳不同，美国国家点火装置(NIF) ，是一种基于激光的惯性约束聚变(ICF) 研究装置。
为了方便理解，可以将托卡马克装置想象成通对聚变燃料进行磁约束，来模拟太阳内部高温高压的环境，进而实现获得稳定的核聚变。而惯性约束聚变装置就是通过引爆微型核弹，来利用瞬间的爆炸能量。
上图：惯性约束
因此托卡马克装置的目标是，只需一次“点火”放出的能量，就足以支持核聚变持续进行下去，不再需要外界的能量输入。
惯性约束聚变装置则是，要求充分利用“微型核爆”的能量，实现净能量增益，并能够连续多次制造“微型核爆”。
那么到这咱们就能理解，所谓美国国家点火装置基于激光的惯性约束聚变(ICF) ，就是利用激光引爆微型核弹的装置。
上图：惯性约束的空仓，又称靶仓
而通常在美国国家点火装置的实验中，有多达192束激光束，被发射到一个称为空腔的几厘米大小的空心圆柱体中。而圆柱体内可存放一个钻石胶囊，胶囊内通常含有约10毫克的氘氚混合物。
因此当激光束进入空腔，并撞击空腔内部产生 X 射线，会加热并压缩胶囊内部分的氘氚混合物压，进而满足聚变条件。
上图：已安放在美国国家点火装置内部的钻石胶囊
并且其向内爆炸的速度超过每秒400公里，所以允许聚变反应在燃料分解之前发生。考虑到基于聚变反应过程中的燃料，被其自身的惯性所困，所以咱们称其为惯性约束聚变。
上图：燃料胶囊，又称燃料球
而美国最近的惯性约束聚变反应，产生了大约2.5兆焦耳的能量，大约是激光所消耗的2.1兆焦耳能量的120%。
这意味着在核聚变反应中，输出能量与输入能量的比例超过了1，达到了1.2，首次实现了净能量增益。真正让屏幕前的你我，感受到了来自美国科技进步的压力！
但还是那句话，想要实现商用，惯性约束聚变装置还要有足够的连续工作时间。毕竟2兆焦耳也就是一小块木炭，燃烧所释放的能量。
所以此次实验虽然获得了净能量增益，但它的规模还太小。在产生的能量足以实现商用之前，每天需要成千上万次这样的激光发射。
然而不幸的是，美国国家点火装置的激光器使用巨大的玻璃板，在两次发射之间需要数小时才能冷却。换句话说，他们根本无法实现商用。
此外，钻石胶囊的制造成本也不低，并且聚变过程中产生的胶囊碎片还会损坏设备。例如在之前的实验中，为减少碎片对设备造成的损害，还为192条激光束中的128条，安装了80个额外的防护罩。
上图：美国国家点火装置的光学组件
而且“输出的能量大于输入的激光能量”，这一不等式掩盖了一个基本问题，即美国国家点火装置激光器的效率不超过1%。
这意味着为产生2.1兆焦耳的光能，它一定会从电网中吸收超过200兆焦耳的能量。因此最终产生2.5兆焦耳的聚变能，听起来就像个笑话。
并且事实上，美国国家点火装置的实验从来就不是一个聚变能项目，而是一个为武器研究而设计的项目，与利用核能制造清洁能源完全就是另外一回事。
而中国的“人造太阳”，以及包括中国在内，几乎集全球之力的，国际热核聚变实验堆计划（ITER），才是真正为发电而生。
当然，虽然当前大多数核聚变装置的输出能量，与输入能量的比例都在1附近徘徊，但在建中的国际热核聚变实验堆计划的能量增益比例，却预计将能超过10。
此外，中国于2017年12月5日在合肥正式启动的中国聚变工程实验堆项目，还将弥补国际热核聚变实验堆装置时间短、燃料氚不能自持不能发电等功能。
预计2050年建成，能量增益比例将大于25，是国际热核聚变实验堆的2.5倍。聚变功率高达200万千瓦，是国际热核聚变实验堆的4倍。
不过这也并不是说美国国家点火装置的成就毫无意义。毕竟从 2.1 兆焦耳的激光束中，产生 2.5 兆焦耳的聚变能，也是一个真正的胜利。如果继续发展下去，不排除有商用的可能，只是没必要把它当成科技革命。
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