北京时间12月13日，美国能源部官员宣布，由美国政府资助的加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室，首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”。实验向目标输入了2.05兆焦耳的能量，产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，能量增益达到153%。3.15兆焦耳的能量相当于二两炸药的爆炸威力。
核聚变反应是宇宙中的普遍现象，它是恒星(例如太阳)的能量来源。核聚变能也是全世界能源发展的前沿方向，被视为未来社会的“终极能源”。如果人类可以掌控这种能量，就能摆脱目前地球的能源与环境危机困扰。到目前为止，人类对受控核聚变的研究主要分为两类，一是磁约束核聚变，另一类就是此次成功点火的激光核聚变。
“这是世界上首次激光核聚变点火。”中国科学院上海光学精密机械研究所研究员、高功率激光物理国家实验室主任朱健强表示。鉴于此次成功点火的里程碑式的意义。
本文特别分享朱健强对点火相关问题的解读，以飨读者。视频、图片皆来自网络，内容来源澎湃新闻。
关于激光核聚变。激光核聚变的发展是一个非常曲折的过程。上世纪60年代，激光一诞生，科学家就开展了激光核聚变的研究。所以NIF成功点火不是一天就取得的，而是将近60年的努力，是好几代人的不懈追求。
激光核聚变本身是一个科学目标，同时又是一个科学和工程相结合的大项目，是与人类关系最为密切的一个项目，也代表一个国家的实力。美国科学家不懈努力，在近期获得了一个重要的进展，对同行来讲，是非常令人鼓舞的事。
从去年8月开始，NIF就有了达到临界点火状态的苗头，我们内部也在判断，认为它在短时间内实现点火的可能性还是很大的。原来NIF的科学目标是实现10倍能量增益，现在做到1倍以上，得失相当，我觉得这就是一个里程碑式的工作，1倍以上就代表点火了。所以从这个角度看，美国基本上已经实现了点火的预期目标，后面它肯定会冲刺更高增益的点火，同时也会在全球掀起一个研究高潮。
这么大的成功是建立在以前多次失败的基础上。纵观六十年的研究历史，对激光核聚变的研究尽管没有取得预期目标，但依然没有下马，也说明了激光核聚变的重要价值，今天聚变点火的成功，可以预期今后激光聚变研究将进入一个新时代。
关于能量增益。能量增益就是输入进去多少能量，聚变反应后能输出多少能量，也就是产出和输入的能量比。能量增益为1就意味着打进去多少能量，聚变反应后出来多少能量。净能量增益就是输出的能量超过了输入的能量。
关于激光核聚变点火问题。激光核聚变点火问题是非常复杂的，因为激光聚焦光斑及实验用靶的状态，每次都是不一样的。激光的靶丸不到1毫米，在这么高能量、高密度的状态下，激光核聚变在建立的过程中有很多随机性，是不可确定的。所以每一次的实验可能都会有涨落，有了第一次成功的经验，奠定了将来的高追求成功率的基础。
美国原来在做点火工程的过程中，NIF的设计目标是输出的能量要比目前常规运行的高，设计的大概是2.4兆焦耳，但实际运行只有1.4兆焦耳，主要是后来的一些损伤导致激光器不能正常运行，所以没有很好实现点火预期。
这就造成了一个误区，以为美国点不了火，实际上它的体系是强大的。美国有一种理论叫营地战术，一个问题一个问题地解决。营地战术的核心是顶尖科学家能指出营地在哪里，才能逐步推进解决问题。所以NIF成功点火非常不容易，最顶尖的专家能在不确定的情况下构建出理论构架、模拟仿真，制定出实验方案，逐步逼近点火。
NIF建完以后，美国用了10多年时间不断冲击点火目标，过程是一波三折。去年8月8日，他们做到能量增益0.7左右。只要激光的能量输出、制靶、诊断配合好，还是会得到一个很好的结果。但非常遗憾，去年9、10月份想冲刺更高的增益，结果没有再现去年8月份的实验结果。这实际上是考验科学家意志和能力的时候了，总是没有达到目标肯定会受到质疑。虽然当时重复实验没有成功，但里面的问题更加清晰，在以后的实验中就可以规避，今年9月份又成功再现了一次去年的结果，12月5日再次冲刺得到3.15兆焦耳的能量输出，3.15兆焦耳的能量相当于二两炸药的爆炸威力。这是非常了不起的一个里程碑式的工作。美国能源部正式公布这个消息，向全世界正式宣布点火成功。
关于点火方式。点火方式目前来讲公认的有三种物理模型，一是NIF做的中心点火，这种方式不光可以用来点火，对国防安全、战略安全是有很大用处。二是直接驱动，未来的能源，我认为直接驱动的可能性是最大的。直接驱动的好处是皮实、简单，激光直接辐照，不需要能量间接转移，直接驱动是未来必然的探索。三是快点火，点火需要高温、高密度，快点火把两个状态解耦，先产生高密度，再加温。这是一种新型的点火方式，这个方式会得到非常高的效率，中国科学院早在2020年就支持我们开展做这方面的攻关。
关于未来方向。目前来讲有两条路。一是往更高的增益上走，当然这有很大难度，实际上美国的激光器能力已经到极限，原先设计的输出能量是2.4兆焦耳，现在也无法在2.4兆焦耳下运行，当初能量没打上去就是因为激光器的终端损伤严重，这次冲刺以后可能要再扩建更大能量的激光装置。二是寻求更加皮实、简单的点火方式。科学目标已经实现了，接下来怎么在悬崖上走得更加稳健、皮实，就需要往实用方面继续开展研究。
NIF的点火工作已经开启了一扇新的大门，原来是探索门怎么开，现在门开了，里面是另外一番风景，未来一定会有更丰富的物理，会有更挑战性的问题提出并共同冲刺，这是非常了不起的。
关于机遇与挑战。机遇就是美国点火成功了，对未来的发展增强信心，我们国家也会有更大的投入。
快点火也好，直接驱动点火也好，遇到的问题很多。美国号称间接驱动是最皮实的方式，都费了这么大的力气才实现。劳伦斯利弗莫尔国家实验室是非常有影响力的武器实验室，几百号人专门从事这方面的研究，实力不可小觑。
这也给我们一个启示，要不断通过实验加深理解，然后修正模型，逐步逼近一个真实的状态。这个工作不像以前做理论研究有固定公式，而是要构建理论体系，理论体系中还存在各种各样的微扰，要把微扰量搞清楚，才会逼近真实。这是一个多维一体的科学工程，是非常复杂的大体系。
回过头来看，中国为什么也在持续不断研究激光核聚变?上海光机所建所的一个目标就是激光核聚变，我们这支队伍将近60年一直没有改变初衷，在国家的支持下，持续开展激光聚变研究。
关于商业应用。就像造飞机，一开始是概念，真正的商业都是要经过漫长的过程。光通讯也好，飞机也好，人造卫星也好，原子弹也好，构型是一个想象，真正做到应用，一定要有各种边界条件。
首先，效率要高。一来涉及重复率，因为聚变能量是要有重复率的。打一发激光产生聚变，有能量产出了，下一发再过很长时间也不行。现在三四个小时打一次激光，肯定做不了电站，做电站至少一秒钟打10次激光。激光要持续产生，这一类激光器就会发生很大的变化，现在的激光器是不能做这个事的。二来涉及转换效率，现在做到输出能量和输入能量相当，做电站至少要输出能量是输入的百倍以上。这也是两个挑战，所以现在只是开了一扇门，这扇门开得非常精彩，门内更是精彩纷呈。
第二是要寻找更简单、更高效的聚变方式。现在只是实现了点火，下一步可能要寻求最优的、最简单的、性价比最高的方式去做商业。
瞄着这条路，未来会有很多的研究机构、大学，甚至公司投入更多精力发展。不仅仅是对科学目标，应该看到，作为激光聚变研究的大科学工程对国民经济的推动作用也是巨大的。NIF每年派生出的技术产值效益号称已经大大超过了美国对它的投入。尽管是大投入，但回报是非常大的，这也是美国持续支持这个领域发展的缘由之一。
中国激光核聚变研究在国际上是有影响力的。我们在国际竞争中崭露头角，在未来的能源建设过程中，这也是巨大的市场。全世界没有几个国家能够设计和建造激光核聚变装置，我国在该领域具备了体系性的核心竞争力，将来面对的是一个很宽阔的国际舞台，也是展示中国能力的一个非常重要的显示度。
