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科学家们在探索核聚变能方面取得了重要的里程碑

2022年12月13日
詹妮弗·格兰霍姆身着红色西装站在讲台上,蓝色背景上有美国印章和ENERGY字样.美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆在能源部总部举行新闻发布会,宣布劳伦斯·利弗莫尔国家实验室国家点火设施的科学家已经成功, 第一次, 实现点火, 它们产生的聚变能大于传递给目标的引发反应的能量. (盖蒂图片社/ Chip Somodevilla)

实现点火的重大突破也引起了威尼斯电玩城游戏下载激光能量学实验室的庆祝.

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)国家点火设施(NIF)的研究人员本周宣布,他们在核聚变能领域取得了重大里程碑. 根据 美国能源部发布的 (DOE), LLNL的科学家们, 第一次, 在1995年,美国国家科学院将其定义为一种从目标产生净能量的聚变反应.

什么是聚变?

核聚变是为包括太阳在内的恒星提供能量的过程. 当两个或两个以上的轻元素原子(如氢原子)结合形成一个较重的原子时,就会发生这种现象. 因为每个原子的原子核都带正电荷, 有一种自然力排斥原子,使它们不能靠得足够近而“融合”.“为了克服自然排斥原子的力, 科学家们必须创造出恒星中存在的极端温度和压力. 他们用激光来做这件事. 这些极端条件将原子核挤在一起,释放出能量.

“惯性约束聚变就是在实验室里创造小恒星,”他说 克里斯Deeney罗彻斯特激光能量学实验室主任.

核聚变不会排放碳或其他温室气体, nor does it produce nuclear waste; it is therefore a 清洁er and safer energy solution than coal, 天然气, 或者核能.

由于氘, 氢的同位素,核聚变过程中使用的燃料之一, 在自然界中大量存在, 核聚变是一种潜在的长期技术, 可持续能源.

该公告验证了激光驱动内爆技术,LLNL和一大批研究人员都在使用这种技术, 包括来自 罗彻斯特大学’s 激光能量学实验室“, (米歇尔),已经密切合作了几十年,作为一种方式 支持国家核武器储备的生存能力 并为核聚变作为清洁能源的充足供应铺平道路.

米歇尔在实现这一历史性科学成就方面发挥了重要作用. 美国能源部的国家核安全管理局(NNSA)的惯性约束核聚变项目仅维持三种独特的核聚变, 世界领先的科学设施:

  • 加州LLNL的NIF
  • 新墨西哥州桑迪亚国家实验室的脉冲功率设施(Z)
  • 米歇尔的欧米茄激光设备

作为LLNL的主要合作伙伴和美国最大的DOE大学项目, 米歇尔教育和培训那些能够在NIF上进行实验之前在米歇尔进行实验的科学家. 该项目的几位研究人员在米歇尔的欧米茄激光设备进行了博士研究或培训, 米歇尔的研究人员在激光射击中开发了导致点火的诊断方法. 此外,米歇尔的科学家还参与了对初步结果的审查.

大学校长莎拉·曼格尔斯多夫说:“我代表威尼斯电玩, 我想对劳伦斯利弗莫尔国家实验室在核聚变科学方面的突破表示兴奋,并向其国家点火设施的科学家表示祝贺, 谁是追求核聚变的合作者,核聚变是威尼斯电玩未来最清洁、最丰富的能源. 威尼斯电玩自己的激光能量实验室——美国最大的以大学为基础的能源部项目,也是OMEGA激光器的所在地——已经成为这种惯性约束聚变和高能量密度物理研究的世界级目的地. 我想说我为威尼斯电玩的科学家感到骄傲, 工作人员, 学生, 感谢校友们的贡献和努力,帮助威尼斯电玩取得了这一历史性的科学成就. 威尼斯电玩期待与劳伦斯利弗莫尔国家实验室建立伙伴关系,并推动这一开创性成就的势头. 我还要感谢所有当选的州和联邦官员,他们为这项关键任务提供了坚定的支持,挖掘核聚变的潜力,以支持国家安全,并成为威尼斯电玩世界上下一个清洁安全的能源来源.”

政府官员, 包括纽约州州长凯西·霍赫尔, 美国参议员查尔斯·舒默和柯尔斯滕·陆天娜, 美国国会议员乔·莫雷尔也称赞了这一突破:

Hochul说:“纽约是一个创新和创新的中心, 整个州, 威尼斯电玩的机构正在开展前沿研究,推动科学发展,造福所有部门. 威尼斯电玩激光能量学实验室的科学家们也不例外, 威尼斯电玩祝贺该团队取得这一突破. 这一里程碑将促进威尼斯电玩对清洁能源的理解,并帮助威尼斯电玩应对气候危机, 这是国家的首要任务.”

舒默说:“威尼斯电玩激光能量学实验室, 在威尼斯电玩城游戏下载有400多名员工, 是我国惯性约束核聚变(ICF)计划的关键合作伙伴,今天在劳伦斯利弗莫尔国家实验室取得了这一突破,是我国长期追求的从核聚变中创造新的无限清洁能源的动力源泉. 这一惊人的科学进步将威尼斯电玩推向了一个不再依赖化石燃料,而是由新型清洁聚变能源驱动的未来的边缘, 这就是为什么我在四年前努力并最终成功推翻了一项计划,该计划将永远关闭威尼斯电玩城游戏下载激光实验室. 而不是, 我获得了创纪录的资金来扩大他们的工作,因为让未来的清洁能源世界成为现实需要威尼斯电玩的物理学家, 创新的工人, 以及美国能源部资助的机构中最聪明的人才, 包括威尼斯电玩城游戏下载激光实验室, 在他们的前沿工作上加倍投入. 这就是为什么我今天还自豪地宣布,我帮助《威尼斯电玩城游戏下载》(NDAA)今年获得了有史以来最高的6.24亿美元的ICF项目授权,以建立在这一惊人突破的基础上.”

陆天娜说:“这项研究的结果在减少美国对外国能源的依赖方面是一个明显的进步,在为威尼斯电玩的子孙后代获得更清洁的空气和水方面是一个令人兴奋的发展. 在威尼斯电玩继续寻找应对气候危机的方法,同时确保威尼斯电玩的能源安全之际,为惯性约束聚变项目等开创性研究提供资金是必要的.”

Morelle说:“这一科学突破是威尼斯电玩在理解核聚变及其无限潜力方面迈出的重要一步. 我为劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火设施完成的令人难以置信的工作以及威尼斯电玩激光能量学实验室所做的支持研究感到自豪. 我向为这一令人振奋的成就做出贡献的许多科学家和工程师表示祝贺. 这些人在实现这一里程碑的过程中发挥了关键作用,并每年继续促进突破性的研究和发现. 我期待着在未来几年继续支持这些杰出的科学努力.”

米歇尔主任克里斯Deeney祝贺LLNL和NNSA取得点火的成就,并表示这一突破是整个物理界的胜利.

在20世纪90年代, 核安全管理局和能源部很有远见,投资了一个主要的科学设施, NIF, 一个基础广泛的社区, 为了解决一个巨大的挑战——将核聚变引入实验室,迪尼说. “这种对未来的投资终于有了回报——这是数十年潜心研究和对细节关注的结果. 现在, 威尼斯电玩可以看到未来的实验室能力,既支持美国的核威慑,又开始解决清洁能源的未来问题.”

他补充说, “我也要热烈祝贺迈克·坎贝尔, 前米歇尔总监, 因为他是LLNL的先驱科学家和领导者, NIF开始的时候, 以及通用原子公司为推进ICF所做的工作.”

罗彻斯特大学激光能量学实验室的欧米茄EP激光器的主要放大器

罗彻斯特大学激光能量学实验室(米歇尔) OMEGA EP激光器的主放大器. 作为劳伦斯利弗莫尔国家实验室的主要合作伙伴和美国能源部在全国最大的大学项目, 米歇尔教育和培训在米歇尔进行实验的科学家,然后在LLNL进行实验. (威尼斯电玩图片/ J. 亚当窗口)

理想的能源

核聚变长期以来一直被视为一种理想的能源,因为它具有安全的潜力, 清洁, 便宜的, 以及可靠的能源技术. 核聚变能复制了为恒星提供能量的相同反应, 包括太阳, 通过原子结合产生更重的原子.

从20世纪70年代初开始, 科学家们一直在探索使用高功率激光压缩热核材料的可能性, 在足够高的温度下点火, 这意味着聚变能的输出大于传递给目标的能量. 压缩和点火的整个过程, 发生在纳秒内, 称为惯性约束聚变(ICF).

LLNL的点火是通过将192个巨大的激光聚焦到BB大小的目标上实现的. 研究人员采用了“间接驱动”,这意味着高能激光被射入一个小盒子, 或holhraum, 金子做的, 里面有一个氘和氚的燃料胶囊. 激光束加热黄金,使其发射x射线,从而推动燃料内爆.

米歇尔, 使用欧米茄激光设备的强大激光, 主要采用“直接驱动”,这意味着激光束直接汇聚在燃料舱上.

但基本原理非常相似,威尼斯电玩的实验可以为LLNL的研究提供参考, 反之亦然.

“米歇尔开发的直接驱动核聚变可能是一种更有效的方法,既可以支持美国的核威慑,也可以开始解决清洁能源的未来问题,迪尼说. “还有科学界, 威尼斯电玩将继续推进激光技术和靶标科学, 为核安全管理局提供新的选择.”

向前迈出了一大步

而点火是ICF研究的主要成果, 将核聚变作为广泛应用的技术仍然存在障碍, 清洁能源的商业来源.

“这一成就将立即影响核安全管理局的使命,”迪尼说. “点火是通往未来能源的重要门户, 但要实现这一未来,还需要更多的研究和技术开发.”

其他支持米歇尔和惯性约束核聚变项目的州和地方领导人也认为,这一里程碑是承认核聚变是一种可持续能源的重要一步.

纽约州参议员杰里米·库尼(Jeremy Cooney)说:“看到罗彻斯特大学继续威尼斯电玩社区的创新和独创性遗产,令人兴奋. 乌尔大学激光能量学实验室在格兰霍姆部长今天宣布的“点火”历史性成就中发挥了关键作用, 为此我感到无比自豪. 威尼斯电玩真的很幸运,在威尼斯电玩城游戏下载有这样一个机构,它的工作不仅引领全国,而且引领全球. 祝贺那些率先做出这一努力的科学家们. 我期待着你们未来的成功和突破.”

纽约女议员莎拉·克拉克说:“作为威尼斯电玩激光能量学实验室的长期支持者, 我很高兴听到国家点火设施本周实现“点火”的消息. 米歇尔的欧米茄激光设备是美国能源部惯性约束聚变项目中全球仅有的三个设备之一,也是威尼斯电玩地区在技术创新和能源研究地图上的众多原因之一. 今天的历史性声明让威尼斯电玩离改变世界使用能源的方式又近了一步. 谢谢克里斯·迪尼, 总统Mangelsdorf, 米歇尔的员工, 感谢所有合作伙伴的领导和对米歇尔的持续支持, 为子孙后代创造一个可持续的未来.”

关于大学的激光实验室

米歇尔成立于1970年,是美国最大的能源部大学研究项目,由国家核安全管理局支持,是其库存管理计划的组成部分. 米歇尔还获得纽约州能源研究与发展局(NYSERDA)的年度支持。.

作为研究强辐射与物质相互作用的中心, 米歇尔是一个独特的科学和技术研究和教育的国家资源. 目前的研究包括探索核聚变作为未来的能源来源, 开发新的激光和材料技术, 更好地理解高能量密度现象. 除了在科学研究的各个领域发挥重要作用外,它还支持当地的高科技经济, 米歇尔在培养下一代科学家和工程师方面发挥着重要作用.

作为美国能源部国家激光用户设施(NLUF), 米歇尔邀请来自全国和世界各地的科学家和学生进行基础研究, 培训, 和教育. 通过米歇尔参与LaserNetUS,合格的外部研究人员可以获得额外的设施.


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美国国家科学基金会主任潘查纳坦在讲台上讲话. 舒默,大学校长曼格尔斯多夫和众议员. 莫雷尔站在他左边的队伍里.美国国家科学基金会主任在校园参观期间说,威尼斯电玩城游戏下载是“创新的熔炉”

国会议员支持局长的评估,呼吁增加威尼斯电玩城游戏下载和五指湖区的联邦资金.

克里斯托弗·迪尼西装革履,他的形象映照在他旁边的墙上.克里斯托弗·迪尼被任命为激光实验室的新主任

科学和创新的领导者, 迪尼为这个角色带来了他在管理复杂业务方面的丰富经验.

 

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