核聚变前进：全球为实现核聚变所做的努力

世界因科学创新而繁荣。纵观历史，创新一直是社会进步的驱动力，解决各种挑战并开辟新的可能性。减缓气候变化也不例外。技术创新，尤其是能源领域的技术创新，对于解决我们面临的环境挑战至关重要。其中一项突破性创新就是核聚变。

核聚变与目前核电站使用的核裂变过程有很大不同。核裂变涉及将重原子核分裂成较小的原子核，并在此过程中释放能量，而核聚变则相反。它涉及轻原子核(例如氢)的合并形成较重的原子核(例如氦)。这个过程释放出大量的能量，远远超过裂变，使其成为潜在的优质能源。然而，由于引发和维持反应需要极高的温度和压力，实现聚变是众所周知的困难。

核聚变与裂变的图形比较，这两种物理过程产生大量能量，产生的能量是其他能源的数百万倍

2022年，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室取得了里程碑式的成就。那里的研究人员成功地完成了其他人几十年来未能完成的核聚变过程。他们第一次实现了原子核聚变，产生的能量比启动该过程所投入的能量还要多。这一突破标志着聚变研究的一个重要里程碑。这种方法称为惯性约束法。

此外，Lawrence Livermore团队于今年7月30日成功复制了这一突破性实验，证实了他们的方法在核聚变领域的一致性和潜力。科学家们使用激光将两个轻原子融合成一个，从 2.05MJ 的输入中释放出 3.15MJ(兆焦)的能量。这一成就为未来的创新以及我们生产和消费能源方式可能发生的革命铺平了道路，为应对气候变化提供了希望的灯塔。

然而，净能源增益的实现是一个重要的里程碑，但这只是尚未完成的一系列任务中的一步。实现可重复和可持续聚变反应的道路涉及复杂的挑战，例如完善反应中使用的微小燃料芯块并不断改进工艺。

与此同时，日本和欧盟正在寻求不同的核聚变方法。日本 JT-60SA 反应堆最近开始运行，标志着核聚变研究的关键时刻，展示了聚变能作为可持续且几乎无限的能源的潜力。这个托卡马克反应堆是日本和欧盟的合资企业，是世界上同类反应堆中最大的。这座六层高的 JT-60SA 设施位于东京以北约 85 英里处，可将等离子体加热到 2 亿摄氏度，这是实现聚变反应所需的温度。托卡马克设计是一个带有磁线圈的环形(甜甜圈形)室，几十年来一直处于可持续绿色能源研究的前沿，旨在复制通过使用气态氢燃料在强烈条件下产生氦等离子体来为太阳提供动力的过程。

然而，值得注意的是，JT-60SA 及其欧洲同行国际热核实验反应堆 (ITER) 的主要目标是证明可扩展聚变能源的可行性。目前正在欧洲建设的 ITER 预计将于 2025 年左右开始运营，尽管自 2011 年启动以来面临着诸多挑战。

虽然利用核聚变作为清洁能源主要来源的梦想可能还需要几十年的时间，但国际合作正在积极努力加快这一进程。这种合作的一个值得注意的例子是最近英国和美国之间的核聚变协议。该协议标志着两国在聚变研究、汇集资源、专业知识和技术进步方面向前迈出了实质性一步。通过分享科学发现、技术创新和资金，该协议旨在克服使聚变能源成为现实所固有的复杂挑战。在这个领域，实现突破所需的专业知识和资源超出了任何一个国家的能力范围，这种国际合作至关重要。

除了英美伙伴关系之外，其他国家也在共同努力推进核聚变研究。法国的 ITER 项目是全球努力的一个典型例子，涉及欧盟、印度、日本、中国、俄罗斯、韩国和美国。这个国际核聚变研究和工程大型项目是当今世界上最雄心勃勃的能源项目之一。它旨在证明聚变作为大规模和碳中性能源的可行性。此次合作的规模和多样性凸显了全球对聚变能潜力的认可以及释放其可能性的集体承诺。

此外，美国总统气候特使约翰·克里在COP28上公布了全面的核聚变战略。该战略旨在将核聚变纳入减缓气候变化和可持续能源发展的更广泛框架中。这一战略的复杂性不仅涉及聚变能的科学和技术方面，还涉及监管、财务和基础设施方面的挑战。它认识到需要支持性政策、国际监管框架和公私伙伴关系来促进聚变技术的研究和开发。该战略还强调了环境和安全标准在聚变反应堆开发中的重要性，确保这种未来能源符合全球可持续发展和气候目标。

核聚变的未来创新有望向清洁能源替代品转型。COP28 在这一演变中发挥着关键作用，推动核聚变议程向前发展。