（JY编译）一位熟悉该项目的消息人士向《CNN》证实，位于加州利弗莫尔的劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的国家点火设施（National Ignition Facility）的美国科学家有史以来第一次成功地进行了能产生「净能量增益」（net energy gain）的「核聚变反应」（nuclear fusion reaction）。这一突破首先由《金融时报》报导。
其后，美国能源部（Department of Energy）部长珍妮弗‧格兰霍姆（Jennifer Granholm）周二（13日）正式宣布了核聚变研究中的历史性突破。格兰霍姆在新闻发布会上说︰「简而言之 ，这是21世纪最令人瞩目的科学壮举之一」她并补充说研究人员已经为此成就花费了几十年。
她说︰「这加强了我们的国家安全，燃烧使我们能够复制只在恒星和太阳中发现的某些条件。这一里程碑使我们向零碳及丰度的聚变能源，为我们的社会提供动力的可能性又迈进了一大步。今天，我们要告诉全球，美国已经取得了一项重大的科学突破。」
格兰霍姆表示，该突破将帮助美国全国的工业，并期待其能被用来开发一种清洁的动力源，不再依赖化石燃料。
该实验的结果将是在几十年来寻求释放无限清洁能源的过程中迈出的巨大一步，这可能有助于结束对化石燃料的依赖。几十年来，研究人员一直试图重新创造核聚变 — 复制为太阳提供动力的核聚变。
当两个或更多的原子融合成一个更大的原子时，就会发生核聚变，这个过程会产生大量的能量作为热量。与为世界各地的电力提供动力的核裂变不同，它不会产生长效的放射性废物。
全球各地的科学家们一直在为实现这一突破而努力，使用不同的方法来尝试实现同一目标。
国家点火设施项目通过所谓的「热核惯性聚变 」（thermonuclear inertial fusion）从核聚变中生产能量。在实践中，美国科学家将含有氢燃料的小球发射到一个由近200个激光装置组成的阵列中，基本上以每秒50次的速度创造一系列极快的重复爆炸。
从中子和阿尔法粒子中收集的能量被提取为热量，而这种热量掌握着生产能源的关键。
剑桥大学工程系的核聚变专家托尼·鲁尔斯通（Tony Roulstone）告诉《CNN》︰「科学家们通过用激光轰击外部来控制核聚变反应。”他们对外部进行加热；这就产生了冲击波。 」
尽管从核聚变中获得净能量是一件大事，但它发生的规模远远小于为电网供电和为建筑物供暖所需的规模。
伦敦帝国学院惯性核聚变研究中心的联合主任杰里米‧奇滕登（Jeremy Chittenden）说︰「这次实验产生的能量只够烧开10壶水。要产成一个发电站所需的规模，我们需要提高产生的能量。」
在英国，科学家们正在使用一个巨大的甜甜圈形状的机器，它配备了被称为托卡马克（tokamak）的巨大磁铁，试图产生相同的结果。
在少量燃料被注入托卡马克之后，巨大的磁铁被激活以产生等离子体。该等离子体需要达到至少1.5亿摄氏度，比太阳核心的温度高10倍。这迫使燃料中的粒子融合为一体。通过核聚变，融合后的产物比原来的原子质量要小。缺少的质量转化为大量的能量。
能够逃离等离子体的中子，然后击中托卡马克壁上的「毯子」（blanket），其动能以热的形式转移。然后，这种热量可以用来加热水、产生蒸汽和推动涡轮机发电。
去年，在牛津附近工作的科学家能够产生破纪录的持续能量。即便如此，它也只持续了5秒钟。
无论是使用磁铁还是用激光发射弹丸，其结果最终都是一样的︰通过将原子融合在一起的过程中持续产生的热量是帮助生产能源的关键。
利用核聚变能源的最大挑战是将其维持足够长的时间，以便它能够为全球的电网和供暖系统提供动力。
奇滕登和鲁尔斯通告诉《CNN》，全球的科学家们现在必须努力大幅扩大他们的核聚变项目，并降低成本。让这技术成为商业发电，需要更多研究。
奇滕登说︰「目前，我们正在为我们所做的每个实验花费大量的时间和金钱。我们需要将成本降低一个巨大的系数。」虽然如此，奇滕登认为核聚变的这一新篇章是「一个真正的突破性时刻，这让人无比兴奋。」
鲁尔斯通说，有很多显示需要进行更多的工作，以使核聚变能够以商业规模发电。他称︰「反对的观点是，这一结果与生产电力所需的实际能量增益相差甚远。因此，我们可以说（它）是科学的成功，但离提供有用的能源还有一段距离。」
美国天体物理学家尼尔‧德格拉斯‧泰森（Neil deGrasse Tyson）告诉《CBS新闻》︰「当你得到的能量大于促发该反应的镭射能量的那一天，天空就是极限。」
核聚变一直被认为是生产清洁能源的「圣杯」，有人说它可以使人类免于灭绝。它结合了两个氢原子，然后产生氦和大量的能量。这就是像最接近地球的恒星太阳生产能量的方式。
《星空使者︰宇宙文明的视角》（Starry Messenger: Cosmic Perspectives on Civilization）的作者德格拉斯‧泰森（deGrasse Tyson）说︰「我们已经知道如何融合原子和产生能量。我们只是没有能力控制它。」
自氢弹诞生以来，核聚变技术就一直存在，但使用该技术来驾驭能量需要几十年的研究。
纽约城市学院理论物理学教授Michio Kaku博士说称︰「他们采用了200道激光束，是地球上最强大的一些激光束，将这些能量汇聚成一个小球，小球只有BB弹的大小。要知道，核聚变发电没有核废料可言，没有熔毁可虑。」
科学家们相信聚变电站将比今天的核裂变电站安全得多，当然如果这个过程能够被掌握的话。一个耗资数十亿美元的跨国项目，称为国际热核实验反应堆（ITER）以此为目标，已在法国南部进行中。
目前，全球多个核电站利用原子核裂变，从而释放出能量。即使它没有燃烧化石燃料，但像切尔诺贝利和福岛这样的熔毁事故也证明我们的核裂变仍然会伤害人类以及我们的环境。
但是现在，核聚变的时刻似乎终于来了。
德格拉斯‧泰森指︰「我们早就该把如此具有破坏性的东西转化为和平用途，为文明服务。」
格兰霍姆表示︰「对于国家点火设施的研究人员和工作人员来说，这是一个具有里程碑意义的成就，他们为看到聚变点火成为现实奉献了自己的职业生涯，这次实验无疑将引发更多的发现，」格兰霍姆补充说，这一突破『将被载入史册』。
什么是核聚变
核聚变与核裂变不同，核裂变是目前在核电站中使用的技术。
而核聚变是为太阳提供动力的过程。核聚变是两个轻的氢原子，当它们以非常高的速度碰撞时，融合成一个更重的元素 — 氦，并在这个过程中释放出能量。
物理学家阿瑟‧特瑞尔（Arthur Turrell）、《恒星建设者》（The Star Builders）的作者在推特上写道，「控制恒星的能量来源是人类有史以来最伟大的技术挑战。」
两种不同的方法
只有将物质加热到极高的温度（1.5亿度左右），聚变才有可能。法国原子能委员会（CEA）的项目负责人埃里克·勒费弗尔（Erik Lefebvre）告诉《法新社》︰「因此，我们必须找到方法，将这种极热的物质与任何可能将其冷却的东西隔离开来。这就是遏制的问题。」
第一种方法是用磁铁「限制」聚变反应。
在一个巨大的甜甜圈形状的反应堆中，轻氢原子（氘和氚）被加热，直到它们达到等离子体的状态，这是一种密度很低的气体。磁铁限制了旋转的等离子体气体，防止它与室壁接触，同时原子碰撞并开始融合。
除了上述在法国建设的ITER项目使用该方法，牛津附近的JET（欧洲联合环形山）也在使用同一方法。
第二种方法是惯性约束核聚变。在这种方法中，高能激光被同时引导到一个含有氢气的顶针大小的圆筒中。
这就是法国的兆焦耳激光装置（LMJ），和世上最先进的核聚变项目，即美国国家点火设施，都在使用的技术。美国加利福尼亚国家实验室正是通过后者进行了历史性的实验，首次实现了能量的净增长。
《法新社》指，惯性约束被用来演示核聚变的物理原理，而磁约束则试图模仿未来的工业规模反应堆。
研究状况
几十年来，科学家们一直试图实现所谓的「净能量增益」 ，即核聚变反应产生的能量多于激活它所需的能量。
但是勒费弗尔警告说，在「进行商业上可行的工业规模的演示」之前，「道路仍然非常漫长」。他说这样一个项目还需要20或30年才能完成。
为了达到这个目标，研究人员必须首先提高激光器的效率，并更频繁地重复实验。
核聚变的好处
据报导，国家点火设施的成功引发了科学界的极大兴奋情绪，他们希望这项技术能够成为全球能源生产的一个游戏规则的改变者，改变能源局面。因为与核裂变不同，核聚变不会有发生核事故的风险。
勒费弗尔说︰「如果少了几个激光装置，它们没有爆炸的时机，或者如果磁场对等离子体的限制……不完美，反应将简单地停止。」
另外，核聚变产生的放射性废物也比目前的发电厂少得多，而且最重要的是不排放温室气体。
勒费弗尔直言︰「这是一种完全无碳的能源，产生的废物非常少，而且本质上非常安全。」他说核聚变可能是「世界能源问题的未来解决方案」。
然而，无论周二的公告如何，该技术离工业化生产能源仍有一段距离，因此不能依靠它作为气候危机的直接解决方案。
Photo Credit: Damien Jemison@LLNL