（JY編譯）一位熟悉該項目的消息人士向《CNN》證實，位於加州利弗莫爾的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）的國家點火設施（National Ignition Facility）的美國科學家有史以來第一次成功地進行了能產生「淨能量增益」（net energy gain）的「核聚變反應」（nuclear fusion reaction）。這一突破首先由《金融時報》報導。
其後，美國能源部（Department of Energy）部長珍妮弗‧格蘭霍姆（Jennifer Granholm）週二（13日）正式宣布了核聚變研究中的歷史性突破。格蘭霍姆在新聞發布會上說︰「簡而言之 ，這是21世紀最令人矚目的科學壯舉之一」她並補充說研究人員已經為此成就花費了幾十年。
她說︰「這加強了我們的國家安全，燃燒使我們能夠複製只在恆星和太陽中發現的某些條件。這一里程碑使我們向零碳及豐度的聚變能源，為我們的社會提供動力的可能性又邁進了一大步。今天，我們要告訴全球，美國已經取得了一項重大的科學突破。」
格蘭霍姆表示，該突破將幫助美國全國的工業，並期待其能被用來開發一種清潔的動力源，不再依賴化石燃料。
該實驗的結果將是在幾十年來尋求釋放無限清潔能源的過程中邁出的巨大一步，這可能有助於結束對化石燃料的依賴。幾十年來，研究人員一直試圖重新創造核聚變 — 複製為太陽提供動力的核聚變。
當兩個或更多的原子融合成一個更大的原子時，就會發生核聚變，這個過程會產生大量的能量作為熱量。與為世界各地的電力提供動力的核裂變不同，它不會產生長效的放射性廢物。
全球各地的科學家們一直在為實現這一突破而努力，使用不同的方法來嘗試實現同一目標。
國家點火設施項目通過所謂的「熱核慣性聚變 」（thermonuclear inertial fusion）從核聚變中生產能量。在實踐中，美國科學家將含有氫燃料的小球發射到一個由近200個激光裝置組成的陣列中，基本上以每秒50次的速度創造一系列極快的重複爆炸。
從中子和阿爾法粒子中收集的能量被提取為熱量，而這種熱量掌握著生產能源的關鍵。
劍橋大學工程系的核聚變專家托尼·魯爾斯通（Tony Roulstone）告訴《CNN》︰「科學家們通過用激光轟擊外部來控制核聚變反應。”他們對外部進行加熱；這就產生了衝擊波。 」
儘管從核聚變中獲得淨能量是一件大事，但它發生的規模遠遠小於為電網供電和為建築物供暖所需的規模。
倫敦帝國學院慣性核聚變研究中心的聯合主任傑里米‧奇滕登（Jeremy Chittenden）說︰「這次實驗產生的能量只夠燒開10壺水。要產成一個發電站所需的規模，我們需要提高產生的能量。」
在英國，科學家們正在使用一個巨大的甜甜圈形狀的機器，它配備了被稱為託卡馬克（tokamak）的巨大磁鐵，試圖產生相同的結果。
在少量燃料被注入託卡馬克之後，巨大的磁鐵被激活以產生等離子體。該等離子體需要達到至少1.5億攝氏度，比太陽核心的溫度高10倍。這迫使燃料中的粒子融合為一體。通過核聚變，融合後的產物比原來的原子質量要小。缺少的質量轉化為大量的能量。
能夠逃離等離子體的中子，然後擊中託卡馬克壁上的「毯子」（blanket），其動能以熱的形式轉移。然後，這種熱量可以用來加熱水、產生蒸汽和推動渦輪機發電。
去年，在牛津附近工作的科學家能夠產生破紀錄的持續能量。即便如此，它也只持續了5秒鐘。
無論是使用磁鐵還是用激光發射彈丸，其結果最終都是一樣的︰通過將原子融合在一起的過程中持續產生的熱量是幫助生產能源的關鍵。
利用核聚變能源的最大挑戰是將其維持足夠長的時間，以便它能夠為全球的電網和供暖系統提供動力。
奇滕登和魯爾斯通告訴《CNN》，全球的科學家們現在必須努力大幅擴大他們的核聚變項目，並降低成本。讓這技術成為商業發電，需要更多研究。
奇滕登說︰「目前，我們正在為我們所做的每個實驗花費大量的時間和金錢。我們需要將成本降低一個巨大的係數。」雖然如此，奇滕登認為核聚變的這一新篇章是「一個真正的突破性時刻，這讓人無比興奮。」
魯爾斯通說，有很多顯示需要進行更多的工作，以使核聚變能夠以商業規模發電。他稱︰「反對的觀點是，這一結果與生產電力所需的實際能量增益相差甚遠。因此，我們可以說（它）是科學的成功，但離提供有用的能源還有一段距離。」
美國天體物理學家尼爾‧德格拉斯‧泰森（Neil deGrasse Tyson）告訴《CBS新聞》︰「當你得到的能量大於促發該反應的鐳射能量的那一天，天空就是極限。」
核聚變一直被認為是生產清潔能源的「聖杯」，有人說它可以使人類免於滅絕。它結合了兩個氫原子，然後產生氦和大量的能量。這就是像最接近地球的恆星太陽生產能量的方式。
《星空使者︰宇宙文明的視角》（Starry Messenger: Cosmic Perspectives on Civilization）的作者德格拉斯‧泰森（deGrasse Tyson）說︰「我們已經知道如何融合原子和產生能量。我們只是沒有能力控制它。」
自氫彈誕生以來，核聚變技術就一直存在，但使用該技術來駕馭能量需要幾十年的研究。
紐約城市學院理論物理學教授Michio Kaku博士說稱︰「他們採用了200道激光束，是地球上最強大的一些激光束，將這些能量匯聚成一個小球，小球只有BB彈的大小。要知道，核聚變發電沒有核廢料可言，沒有熔毀可慮。」
科學家們相信聚變電站將比今天的核裂變電站安全得多，當然如果這個過程能夠被掌握的話。一個耗資數十億美元的跨國項目，稱為國際熱核實驗反應堆（ITER）以此為目標，已在法國南部進行中。
目前，全球多個核電站利用原子核裂變，從而釋放出能量。即使它沒有燃燒化石燃料，但像切爾諾貝利和福島這樣的熔毀事故也證明我們的核裂變仍然會傷害人類以及我們的環境。
但是現在，核聚變的時刻似乎終於來了。
德格拉斯‧泰森指︰「我們早就該把如此具有破壞性的東西轉化為和平用途，為文明服務。」
格蘭霍姆表示︰「對於國家點火設施的研究人員和工作人員來說，這是一個具有里程碑意義的成就，他們為看到聚變點火成為現實奉獻了自己的職業生涯，這次實驗無疑將引發更多的發現，」格蘭霍姆補充說，這一突破『將被載入史冊』。
什麼是核聚變
核聚變與核裂變不同，核裂變是目前在核電站中使用的技術。
而核聚變是為太陽提供動力的過程。核聚變是兩個輕的氫原子，當它們以非常高的速度碰撞時，融合成一個更重的元素 — 氦，並在這個過程中釋放出能量。
物理學家阿瑟‧特瑞爾（Arthur Turrell）、《恆星建設者》（The Star Builders）的作者在推特上寫道，「控制恆星的能量來源是人類有史以來最偉大的技術挑戰。」
兩種不同的方法
只有將物質加熱到極高的溫度（1.5億度左右），聚變才有可能。法國原子能委員會（CEA）的項目負責人埃里克·勒費弗爾（Erik Lefebvre）告訴《法新社》︰「因此，我們必須找到方法，將這種極熱的物質與任何可能將其冷卻的東西隔離開來。這就是遏制的問題。」
第一種方法是用磁鐵「限制」聚變反應。
在一個巨大的甜甜圈形狀的反應堆中，輕氫原子（氘和氚）被加熱，直到它們達到等離子體的狀態，這是一種密度很低的氣體。磁鐵限制了旋轉的等離子體氣體，防止它與室壁接觸，同時原子碰撞並開始融合。
除了上述在法國建設的ITER項目使用該方法，牛津附近的JET（歐洲聯合環形山）也在使用同一方法。
第二種方法是慣性約束核聚變。在這種方法中，高能激光被同時引導到一個含有氫氣的頂針大小的圓筒中。
這就是法國的兆焦耳激光裝置（LMJ），和世上最先進的核聚變項目，即美國國家點火設施，都在使用的技術。美國加利福尼亞國家實驗室正是通過後者進行了歷史性的實驗，首次實現了能量的凈增長。
《法新社》指，慣性約束被用來演示核聚變的物理原理，而磁約束則試圖模仿未來的工業規模反應堆。
研究狀況
幾十年來，科學家們一直試圖實現所謂的「淨能量增益」 ，即核聚變反應產生的能量多於激活它所需的能量。
但是勒費弗爾警告說，在「進行商業上可行的工業規模的演示」之前，「道路仍然非常漫長」。他說這樣一個項目還需要20或30年才能完成。
為了達到這個目標，研究人員必須首先提高激光器的效率，並更頻繁地重複實驗。
核聚變的好處
據報導，國家點火設施的成功引發了科學界的極大興奮情緒，他們希望這項技術能夠成為全球能源生產的一個遊戲規則的改變者，改變能源局面。因為與核裂變不同，核聚變不會有發生核事故的風險。
勒費弗爾說︰「如果少了幾個激光裝置，它們沒有爆炸的時機，或者如果磁場對等離子體的限制……不完美，反應將簡單地停止。」
另外，核聚變產生的放射性廢物也比目前的發電廠少得多，而且最重要的是不排放溫室氣體。
勒費弗爾直言︰「這是一種完全無碳的能源，產生的廢物非常少，而且本質上非常安全。」他說核聚變可能是「世界能源問題的未來解決方案」。
然而，無論周二的公告如何，該技術離工業化生產能源仍有一段距離，因此不能依靠它作為氣候危機的直接解決方案。
Photo Credit: Damien Jemison@LLNL