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·“我哭了，那是喜悅的淚水。我的身體開(kāi)始顫抖，在大家登機(jī)前，我在登機(jī)口上躥下跳。每個(gè)人看上去都在想，‘那個(gè)瘋女人在干什么 ？ ’”
·“點(diǎn)火是人們多年來(lái)一直在努力實(shí)現(xiàn)的里程碑。我擔(dān)心即使在取得了如此巨大的成就之后，仍有太多的技術(shù)障礙——十年時(shí)間只是白日夢(mèng)?！?br/>【編者按】2022年12月13日，美國(guó)能源部宣布，由美國(guó)政府資助的勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory）首次成功在核聚變反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)“凈能量增益”，引發(fā)全球關(guān)注。1月15日，美國(guó)哥倫比亞廣播公司（CBS）推出電視節(jié)目《核聚變突破或是邁向未來(lái)無(wú)限清潔能源的一步》，獨(dú)家采訪(fǎng)了負(fù)責(zé)此次實(shí)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)，并近距離拍攝了勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的核聚變點(diǎn)火裝置。下個(gè)月，該實(shí)驗(yàn)室將再進(jìn)行一次激光核聚變實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室主任金·布迪爾（Kim Budil）認(rèn)為，如果有足夠的資金和奉獻(xiàn)精神，商業(yè)核聚變發(fā)電可以在20年左右的時(shí)間里得到演示。
實(shí)驗(yàn)室的激光核聚變研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人塔米·馬（Tammy Ma）說(shuō)，從理論上講，要實(shí)現(xiàn)商業(yè)發(fā)電，大約每秒要發(fā)射激光10次，還要讓能量增益提高到100倍左右。紐約大學(xué)教授查爾斯·賽弗（Charles Seife）認(rèn)為，美國(guó)總統(tǒng)拜登在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)核聚變發(fā)電的目標(biāo)是無(wú)稽之談，“十年時(shí)間只是白日夢(mèng)?！钡c賽弗的預(yù)言背道而馳的是，有30多家私人公司正在設(shè)計(jì)各種各樣的核聚變能源方法，包括使用磁體而不是激光。在過(guò)去13個(gè)月里，30億美元的私人資金流入到這些公司。
以下為CBS這期節(jié)目的內(nèi)容，灰色部分為旁白。
上個(gè)月，離地球最近的恒星在美國(guó)加利福尼亞州。在實(shí)驗(yàn)室里，世界最大的激光器讓氫原子發(fā)生核聚變反應(yīng)，產(chǎn)生能量的方式與太陽(yáng)相同，盡管只持續(xù)了不到十億分之一秒。但經(jīng)過(guò)60年的辛勞和失敗，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室證明了這是可以做到的。如果核聚變有一天成為商業(yè)能源，它將是無(wú)限和零碳的，將改變?nèi)祟?lèi)命運(yùn)，但還有很長(zhǎng)的路要走。在去年12月的突破之后，我們被邀請(qǐng)參觀(guān)實(shí)驗(yàn)室，并與將恒星能量帶到地球的團(tuán)隊(duì)見(jiàn)面。
不受控的核聚變很容易，在還是黑白電影時(shí)期人們就已經(jīng)掌握了。氫彈就是一種核聚變反應(yīng)，利用氫原子核聚變釋放能量。難的是如何把這種哈米吉多頓大戰(zhàn)（《圣經(jīng)》故事里的善惡大決戰(zhàn)）之火變成有用的東西。
美國(guó)能源部的勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室?guī)椭S持核武器和高能物理實(shí)驗(yàn)。在舊金山以東一小時(shí)車(chē)程的地方，我們?cè)诿绹?guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置（National Ignition Facility，NIF）這個(gè)創(chuàng)造了歷史的實(shí)驗(yàn)室里，見(jiàn)到了利弗莫爾的主任金·布迪爾。
金·布迪爾（美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任）：美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置是世界上最大的也是能量最大的激光裝置，始建于20世紀(jì)90年代，在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造核聚變條件，而這以前只有在宇宙最極端的天體中才能發(fā)生，比如在巨行星的中心、太陽(yáng)，或是操作核武器時(shí)。我們的目標(biāo)是能夠非常詳細(xì)地研究這種高能量、高密度的條件。

勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任金·布迪爾。本文圖片來(lái)源：CBS

NIF耗資35億美元，用于自我維持的核聚變點(diǎn)火。研究人員在13年里嘗試了近200次，但就像一輛電池電量不足的汽車(chē)，原子“發(fā)動(dòng)機(jī)”永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)動(dòng)。
CBS記者斯科特·佩利（Scott Pelley）：NIF有一些綽號(hào)。
金·布迪爾：是的。很多年來(lái)都是“不點(diǎn)火裝置”（Not Ignition Facility）、“永不點(diǎn)火裝置”（Never Ignition Facility），最近是“接近點(diǎn)火裝置”。所以，最近成功點(diǎn)火這件事真的讓點(diǎn)火成為了NIF的一部分。
點(diǎn)火意味著點(diǎn)燃核聚變反應(yīng)，釋放出的能量比激光輸入的更多。
金·布迪爾：所以如果能讓它足夠熱，密度足夠大，速度足夠快，并保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間，核聚變反應(yīng)就會(huì)開(kāi)始自我維持。這就是去年12月5日在這里發(fā)生的事情。

美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置的控制室。

上個(gè)月，控制室發(fā)射的激光將兩個(gè)單位的能量注入實(shí)驗(yàn)，原子開(kāi)始聚變，大約三個(gè)單位的能量釋放出來(lái)。實(shí)驗(yàn)室的激光核聚變研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人塔米·馬（Tammy Ma）在等飛機(jī)時(shí)接到了電話(huà)。
塔米·馬（勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室激光核聚變研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人）：我哭了，那是喜悅的淚水。我的身體開(kāi)始顫抖，在大家登機(jī)前，我在登機(jī)口上躥下跳。每個(gè)人看上去都在想，“那個(gè)瘋女人在干什么？”
塔米·馬對(duì)工程非常著迷。

向激光器輸送能量的管子。

她向我們展示了為什么核聚變問(wèn)題會(huì)讓任何人流淚。首先，這些比足球場(chǎng)還長(zhǎng)的管子里的激光輸送了所需的能量。
斯科特·佩利：總共有多少個(gè)？
塔米·馬：總共192束激光。
斯科特·佩利：每一束激光都是世界上能量最大的，而總共有192束激光。
塔米·馬：這很酷，對(duì)吧？
實(shí)際上溫度很高，有幾百萬(wàn)度。這就是為什么要用鑰匙來(lái)鎖住激光器。激光束撞擊產(chǎn)生的能量是整個(gè)電網(wǎng)的1000倍。當(dāng)電發(fā)射時(shí)家里的燈不會(huì)熄滅，因?yàn)殡娙萜鲀?chǔ)存了電力。激光束發(fā)射時(shí)通過(guò)來(lái)回運(yùn)動(dòng)而放大，閃光只有一剎那。
塔米·馬：我們必須達(dá)到這些不可思議的條件：比太陽(yáng)中心更熱，密度更大，所以我們需要所有的激光能量來(lái)達(dá)到非常高的能量密度。
所有的沖擊力使一個(gè)小到幾乎看不見(jiàn)的靶丸蒸發(fā)。

激光沖擊的靶丸。

斯科特·佩利：我能拿著看看嗎？
邁克爾·斯塔德曼（Michael Stadermann，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室激光核聚變目標(biāo)制造項(xiàng)目經(jīng)理）：當(dāng)然。
斯科特·佩利：難以置信。太神奇了。
邁克爾·斯塔德曼的團(tuán)隊(duì)制造了空心靶殼，在零下430度的溫度下裝入氫。
邁克爾·斯塔德曼：制造這些空心靶殼所需要的精度是極端的，它們幾乎是完美的圓形，平滑度比鏡子好上一百倍。

邁克爾·斯塔德曼的團(tuán)隊(duì)制造了空心靶殼。

如果它不比鏡子更光滑，缺陷就會(huì)使原子內(nèi)爆不均勻，導(dǎo)致核聚變失敗。
斯科特·佩利：所以需要盡可能地接近完美。
邁克爾·斯塔德曼：對(duì)，沒(méi)錯(cuò)。我們確實(shí)認(rèn)為它們是地球上最完美的物品之一。
邁克爾·斯塔德曼的實(shí)驗(yàn)室通過(guò)蒸發(fā)碳并用鉆石制成外殼來(lái)追求完美。他們一年生產(chǎn)1500個(gè)，讓150個(gè)近乎完美。
邁克爾·斯塔德曼：所有的組成部分都被放在顯微鏡下，然后用機(jī)電平臺(tái)把零件放到它們應(yīng)該在的地方，把它們組裝到一起，然后我們用頭發(fā)涂膠水。
斯科特·佩利：頭發(fā)？
邁克爾·斯塔德曼：是的，通常像睫毛或類(lèi)似的東西，或是貓須。
斯科特·佩利：你用貓須涂膠水？
邁克爾·斯塔德曼：沒(méi)錯(cuò)。
斯科特·佩利：為什么靶丸一定要那么小呢？
邁克爾·斯塔德曼：激光只能提供有限的能量，而要驅(qū)動(dòng)一個(gè)更大的容器，我們需要更多的能量，所以這是一個(gè)對(duì)設(shè)施的限制，你看到了，設(shè)施已經(jīng)非常大。盡管它很大，但這是我們能用它驅(qū)動(dòng)的東西。
斯科特·佩利：靶丸可以更大，但激光也必須更大。
邁克爾·斯塔德曼：沒(méi)錯(cuò)。
去年12月5日，他們用了一個(gè)更厚的靶丸，這樣可以更長(zhǎng)時(shí)間保持形狀，他們想出了如何在不損壞激光器的情況下提高激光發(fā)射的功率。
塔米·馬：這是激光發(fā)射前的一個(gè)靶丸。

一個(gè)完整的靶組件。

塔米·馬給我們看了一個(gè)完整的靶組件，鉆石殼就在那個(gè)銀色圓柱體里。

真空室。

這個(gè)組件進(jìn)入一個(gè)三層樓高的藍(lán)色真空室。這里很難看到，因?yàn)椴紳M(mǎn)了激光器和儀器。

被稱(chēng)為“但丁”的儀器。

研究人員把儀器稱(chēng)作“但丁”（Dante），因?yàn)樗鼫y(cè)量的是地獄之火。一位物理學(xué)家說(shuō)，“你應(yīng)該看看我們12月5日沖擊的靶?！?br/>我們不禁要問(wèn)：“我們可以嗎？”
斯科特·佩利：你以前見(jiàn)過(guò)這個(gè)嗎？
塔米·馬：這是我第一次見(jiàn)。

去年12月5日的實(shí)驗(yàn)中被擊中的靶組件殘骸。

對(duì)于塔米·馬和全世界來(lái)說(shuō)，這是第一次看到改變歷史的靶組件殘骸——一個(gè)像貝爾的第一個(gè)電話(huà)或愛(ài)迪生的燈泡一樣的人工制品。
斯科特·佩利：這個(gè)東西最終會(huì)進(jìn)史密森尼博物館。
靶的圓筒被炸得無(wú)影無(wú)蹤，支撐圓筒的銅支架也被剝開(kāi)了。
斯科特·佩利：最后的爆發(fā)比太陽(yáng)還熱。
塔米·馬：比太陽(yáng)中心的溫度還要高。我們能夠達(dá)到整個(gè)太陽(yáng)系中最高的溫度。
這將使電力產(chǎn)生巨大變化。與今天將原子分離開(kāi)來(lái)的核電站不同，核聚變的威力要大很多倍，幾乎沒(méi)有長(zhǎng)期輻射。而且很容易關(guān)閉，所以不會(huì)發(fā)生熔毀。但是從第一次點(diǎn)火到建立發(fā)電廠(chǎng)將是困難的。
斯科特·佩利：一天要發(fā)射激光多少次？
塔米·馬：我們平均每天要發(fā)射一次多一點(diǎn)。
斯科特·佩利：從理論上講，如果這是一個(gè)商業(yè)發(fā)電廠(chǎng)，每天需要發(fā)射多少次？
塔米·馬：大約每秒10次。當(dāng)然，這是另一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，不僅僅是提高重復(fù)率。還要讓能量增益提高到100倍左右。

實(shí)驗(yàn)室的激光核聚變研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人塔米·馬。

這種反應(yīng)不僅要產(chǎn)生100倍以上的能量，而且一座發(fā)電廠(chǎng)每天需要900000個(gè)完美的鉆石殼，激光效率也要高得多。還記得去年12月的突破嗎？輸入兩個(gè)單位的能量，輸出三個(gè)單位的能量。發(fā)射激光需要300個(gè)單位的能量。按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，是300個(gè)單位的能量輸入，3個(gè)單位的能量輸出。在美國(guó)能源部去年12月的新聞發(fā)布會(huì)上，這一細(xì)節(jié)并不是重點(diǎn)。發(fā)布會(huì)將新進(jìn)展與一個(gè)不太可能的時(shí)間表結(jié)合在一起。
美國(guó)能源部長(zhǎng)詹妮弗·格蘭霍姆（Jennifer Granholm）在新聞發(fā)布會(huì)上：今天的聲明是總統(tǒng)提出的十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)核聚變目標(biāo)的一大步。
斯科特·佩利：當(dāng)你聽(tīng)說(shuō)拜登總統(tǒng)的目標(biāo)是在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)核聚變發(fā)電時(shí)，你是怎么想的？
查爾斯·賽弗（Charles Seife，紐約大學(xué)教授）：我認(rèn)為這是無(wú)稽之談。
查爾斯·賽弗是一位訓(xùn)練有素的數(shù)學(xué)家、科學(xué)作家和紐約大學(xué)教授。

紐約大學(xué)教授查爾斯·賽弗。

查爾斯·賽弗：我不想貶低事實(shí)，這是一個(gè)真正的成就。點(diǎn)火是人們多年來(lái)一直在努力實(shí)現(xiàn)的里程碑。我擔(dān)心即使在取得了如此巨大的成就之后，仍有太多的技術(shù)障礙——十年時(shí)間只是白日夢(mèng)。
查爾斯·賽弗說(shuō)，這些障礙，也包括放大利弗莫爾的成就。去年12月產(chǎn)生的多余能量足以煮兩壺咖啡。查爾斯·賽弗說(shuō)，障礙可能會(huì)被克服，但不會(huì)很快。
查爾斯·賽弗：我敢打賭，到2050年我們不會(huì)做到。
與查爾斯·賽弗的預(yù)言背道而馳的是，有30多家私人公司正在設(shè)計(jì)各種各樣的核聚變能源方法，包括使用磁體而不是激光。在過(guò)去13個(gè)月里，30億美元的私人資金流入到這些公司，其中包括比爾·蓋茨和谷歌的投資。在所有這些猜測(cè)中，金·布迪爾確定了一件事。
斯科特·佩利：你們能再做一次嗎?
金·布迪爾：當(dāng)然。
他們打算下個(gè)月再試一次。金·布迪爾也認(rèn)為阻礙是巨大的。但她告訴我們，如果有足夠的資金和奉獻(xiàn)精神，商業(yè)核聚變發(fā)電可以在20年左右的時(shí)間里得到演示。我們把第一次點(diǎn)火比作萊特兄弟的第一次飛行，飛行距離只有120英尺（約36.6米）。
金·布迪爾：相信科學(xué)是可能的、條件是可以創(chuàng)造的，這是一回事。而條件能被創(chuàng)造出來(lái)，則是另一回事。這真的是一種非凡的感覺(jué)，經(jīng)過(guò)60年的努力才取得了今天的成就，就像第一次飛行。
從水坑跳躍到超音速飛行用了44年。核聚變發(fā)電是10年還是50年后才會(huì)出現(xiàn)，現(xiàn)在主要還是一個(gè)工程問(wèn)題。勞倫斯利弗莫爾已經(jīng)證明，從一臺(tái)機(jī)器中誕生了一顆恒星。
（本文由張靜編譯）