占地面积有三个足球场大的NIF采用中心点火激光核聚变方案,由192个巨大的激光器组成,它们同时向一个金属圆筒发射。圆筒被加热到约282万摄氏度,产生X射线内爆,加热并压缩氘氚燃料,引发核聚变。
NIF从2010年开始正式的点火实验。2014年,劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家获得成果,但当时产生的能量非常小,相当于一个60瓦的灯泡在5分钟内消耗的能量。2021年NIF在一次聚变反应中产生了1.37兆焦耳的能量,约为那次激光能量的70%,是世界上最接近净能量增益的一次。
不过,据《自然》今年7月报道,美国科学家后来未能复制2021年创纪录的实验,反复尝试的结果最多只能达到去年年底能量的50%。这凸显了研究人员无法精确地理解、设计和预测这些能量下的实验。今年早些时候,研究人员改变了方向,开始重新考虑他们的实验设计。
当核聚变输出的能量和输入的能量达到平衡点,下一步就是要朝输出能量大于输入能量百倍的里程碑目标努力。当聚变反应的输出能量大于输入能量百倍时可以探索建立商用电站。
因此,即便美国科学家实现了核聚变反应的净能量增益,也不意味着我们很快就能拥有廉价的核聚变能源。据《纽约时报》报道,NIF的激光器效率非常低,一次实验只研究了一次激光爆发,而实际的核聚变发电厂需要机关枪一样的激光爆发速度,每次爆发都有新的靶丸滑动到位,然后从聚变反应中飞出的中子流必须转化为电能。NIF相当于三个足球场那么大,对于商业发电厂来说太大、太贵、效率太低。
科技媒体The Verge评论称,无论美国政府13日会宣布什么,“即使在最乐观的情况下,核聚变的任何潜在现实世界利益都可能还有等待十多年。看起来我们仍然不太可能及时依靠核聚变能源来使我们摆脱气候危机。但这是很酷的科学,人们可以有梦想。”
彭博社的文章则称,从科学角度来看,这一进展是令人振奋的。自20世纪50年代以来,研究人员一直在尝试使核聚变发电发挥作用,到目前为止每一次努力都以失败告终。虽然这个消息是一个了不起的科学突破,但在商业方面还未起步。