核聚变走向地球

在新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室巨大的 Z 机器深处，一个比铅笔橡皮擦还小的铍圆柱体，正在等待它的重要时刻。 这个胶囊里装有少量富含中子的氢气，即使燃烧了也不足以产生一个小小的爆裂声。

但桑迪亚的物理学家们有一个比燃烧更宏伟的计划，一个将从这个微小胶囊中释放千瓦级能量的计划：热核聚变。 它与加热太阳的过程相同，而且 Z 机器团队正在测试一种很有前景的新方法，将其转化为地球上清洁而丰富的电力来源。

红灯闪烁，响亮的喇叭声响起。 电流奔腾，充满了电容器组。 一千九百万安培的电流以猛烈的爆裂声穿过机器，产生“Z 箍缩”力，将胶囊压碎，同时超强磁场将其内容物固定到位。 除了压缩产生的炽热高温外，万亿瓦的绿色激光束将氢核的温度推高到摄氏 3000 万度——足够热也足够快，可以将氢原子聚变成氦核。 整个过程在不到百万分之一秒的时间内结束，但它会以数万亿计的速度喷射出高能中子。

这种被称为 MagLIF 聚变的方法相对较新，但自 2013 年底的初步测试以来，它的快速进展让聚变爱好者感到兴奋。 他们设想了零碳排放的发电厂，这些发电厂使用由海水中氢同位素制成的燃料，并且产生的废物比今天的核电站少。

桑迪亚在聚变竞赛中的黑马选手仍然消耗的能量远多于其释放的能量，但对于更传统——也更昂贵——的聚变方法来说也是如此，例如用来自各个方向的激光束轰击封装的燃料（就像加利福尼亚州利弗莫尔的国家点火设施所做的那样），或者使用巨大的超导磁体在甜甜圈形状的腔室中加热悬浮等离子体数分钟（正如国际热核实验反应堆可能在 2027 年左右完成时所做的那样）。

要使 MagLIF 技术达到商业可行性，意味着将产量提高一千倍——并说服持怀疑态度的国会为这项工作提供资金。

[本文最初以“聚变走向地球”的标题发表于印刷版。]

阅读更多内容，请查阅我们的“为未来供电”特别报道»