2022年12月13日

美国官员宣布核聚变取得重大突破

美国官员宣布核聚变取得重大突破
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美国能源部长格兰霍姆(Jennifer Granholm)和其他官员星期二宣布,科学家们在核聚变反应中产生的能量首次超过了启动核聚变过程所需的能量。点击这里阅读原文。

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格兰霍姆局长(02:36):

欢迎每一个人。很高兴在这里见到国会议员。里德参议员,很高兴你能来。斯瓦尔韦尔议员、弗莱希曼议员、杰里·麦克纳尼议员,非常感谢你们。我觉得不是洛夫格伦议员吧?还没有。好吧。康纳·兰姆,当然还有贾马尔·鲍曼,非常感谢你们所有人的支持。我知道还有其他人也很支持我,他们没能来,但这是一个伟大的日子。

03:10
今天我们来谈谈核聚变。将两个粒子合二为一。上周,在加州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室,国家点火装置的科学家们实现了核聚变点火。这使得核聚变反应产生的能量比开始这个过程所消耗的能量还要多。这是世界上第一次在实验室里进行这样的实验。简单地说,这是21世纪最令人印象深刻的科学壮举之一,或者用总统的话来说。对吧?我觉得他可能说过这是BFD。利弗莫尔和世界各地的研究人员已经研究这一时刻60多年了。

04:24
那么这个成就有什么用呢?两件事。首先,它加强了我们的国家安全,因为它为在一个没有核试验的时代保持安全、可靠和有效的核威慑力量开辟了新的领域。点火使我们第一次能够复制某些只有在恒星和太阳中才能找到的条件。第二件事,当然,是这个里程碑使我们离零碳丰富的核聚变能源为我们的社会提供动力的可能性更近了一步。如果我们能推进核聚变能源,我们就可以用它来生产清洁电力、运输燃料、为重工业提供动力等等。这就像是在我们建设清洁能源经济的工具箱里增加了一个电钻。

05:33
所以今天,我们要告诉全世界,美国取得了巨大的科学突破。这是因为我们对国家实验室和基础研究进行了投资。明天,我们将继续为一个部分由核聚变能源驱动的未来而努力。幸运的是,私营部门的投资和核聚变研究已经在蓬勃发展。仅去年一年就达到近30亿美元。我们从教授那里听说,学生们的兴趣从来没有这么高过,这太棒了。这就是拜登-哈里斯政府打算利用这一时刻的原因。

06:24
今天的公告是朝着总统提出的在十年内实现商业核聚变的目标迈出的一大步。但还有很多事情要做,太多太多了。我们将继续朝着这一目标努力,并寻找其他途径来实现核聚变能源。例如,今年9月,美国能源部(Department of Energy)为公私合作伙伴关系投资了5000万美元,开始致力于核聚变试验工厂的设计。我们正在与科学和技术政策办公室(Office of Science And Technology Policy)合作,制定总统的大胆愿景,以最高的安全标准、具有成本效益、公平的部署推动未来十年的商业融合,使美国企业处于领先地位,使社区繁荣。并且拥有多样化和包容性的熟练劳动力。这就是美国应该发挥领导作用的样子。而我们才刚刚开始。

07:35
再次祝贺劳伦斯利弗莫尔国家实验室。他们的团队在这里。你的团队在哪里?给你。他们会…是的。他们将在这之后加入我们的技术小组,对于那些想要留下来了解更多的人。热烈的掌声,并感谢NNSA,国家核安全管理局,以及所有参与这一将被载入史册的核聚变突破的人。你将从Ruby管理员和Bedilot主任那里听到更多关于实验的细节。但首先我要把它交给总统的科学顾问和OSTP主任,Arati Prabhakar博士。

Arati Prabhakar博士(08:41):

非常感谢。谢谢格兰霍姆部长。很高兴被邀请来能源部庆祝这一令人惊叹的时刻。很荣幸能来到这里。所以当我听到这个消息时,对我来说,岁月流逝,突然回到了1978年。我是大学期间的暑期学生,19岁。我有机会去劳伦斯利弗莫尔国家实验室工作。我出现了,你们可以看到这张照片,我穿着喇叭裤,留着长长的黑发,我出现了,我是一个19岁的孩子,他们给了我一个激光手术。我说:“这太酷了。我喜欢激光,但这个激光到底是怎么回事?” And they said, “We think that if you point enough lasers at a pellet of fuel, we want to see if we can get more energy released from fusion than the amount of energy that the lasers deliver into that pellet.” And I said, “Well, that’s cool.”

09:40
我花了三个月的时间研究这个有趣的激光器,当我在利弗莫尔的激光器冒险结束后,我离开了,做了一些完全无关的事情。但我一直在密切关注利弗莫尔在他们追求点火和实现的过程中发生了什么

Arati Prabhakar博士(10:00):

这种可控的核聚变反应持续了几十年。我离开了,没有再做任何关于核聚变的事情,但是和我一起工作的人和他们的继任者一直在努力,他们经历了胜利的时期,也经历了巨大的挣扎和挫折。他们从未忘记这个目标。上周,你瞧,确实,他们向一堆燃料发射了一束激光,聚变点燃释放的能量比进入的激光能量还要多。我只是觉得这是一个很好的例子,说明坚持到底能取得什么成就。

10:39
我很高兴见到了这个团队你们稍后会听到小组讨论的时候会和他们交谈。他们来自世界各地。他们研究了许多不同的领域。他们中的许多人都是利弗莫尔的暑期学生,但在我毕业几十年后。这不是一代人的事,而是几代人的事。这是科学上的里程碑。实现这一目标的科学能源收支平衡。当然,就像所有这些复杂的科学事业一样,这也是一个令人难以置信的工程奇迹。推进研究的双重性,建立复杂的工程系统,双方相互学习,这就是我们做大而难的事情的方式。这是一个很好的例子。

11:29
我也一直在思考从认识到实践的过程有多漫长,因为一个世纪前,我们发现了太阳和其他恒星发生的核聚变。在那个世纪,许多不同的进步最终汇聚在一起,我们可以在实验室里以这种可控的方式复制核聚变活动。我认为这只是一个提醒,有时候,即使我们知道一些东西,我们也需要很长时间才能把它变成我们真正可以利用和使用的东西。正如国务卿所描述的那样,我认为这一前景现在以一种非常令人兴奋的方式更近了一步。

12:15
好的,最后我想说的是,我认为这是美国研发企业力量的一个惊人例子。这是能源部每天都在努力支持和推动的。这是我们白宫科技政策办公室每天关注的问题,我们如何加强和推进这项事业?拜登总统以前所未有的方式支持这项事业。他提交了一份支持联邦研发的预算,这是我们国家有史以来规模最大的预算。

12:54
我想借此机会向格兰霍姆部长出色的领导下的整个能源部表示祝贺,向长期以来一直支持这项工作的国家核安全管理局表示祝贺,向劳伦斯利弗莫尔国家实验室表示祝贺,尤其要向多年来使我们走到今天这一步的所有科学家和工程师表示祝贺。

13:19
拜登总统喜欢说,定义美国的一个词是“可能性”,这是一个实现可能性的极好例子,是科学上的一个里程碑,是通向清洁能源可能性的一条道路,也是对正在发挥作用的科学原理的更深入理解的一条道路。再次感谢。祝贺你,白宫祝你一切顺利。现在,谢谢你。

13:54
非常感谢。现在,我很荣幸向大家介绍吉尔·赫鲁比。她是能源部负责核安全的副部长同时也是国家核安全管理局的局长。

吉尔·赫鲁比(14:12):

早上好。谢谢你,Prubacher博士,与国家核安全管理局一起庆祝我们令人难以置信的成就。感谢格兰霍姆部长为我们揭幕,感谢你对科学的大力支持。如果没有美国政府对基础研究的大力支持和对我们国家实验室的持续投资,这一成功是不可能的。

14:39
2022年12月5日,星期一,是科学史上重要的一天。在可控核聚变实验中点火是60多年来全球研究、开发、工程和实验的成果。劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置的人们达到了这个点火里程碑是因为其他人在他们之前所做的工作。他们对数据和模型的分析,他们对拥有最好设施的持续追求,以及他们的卓越和勇气。

15:19
我要感谢国会议员们。非常感谢你们今天来到这里支持国家点火装置,因为你们对有远见的科学的信念和承诺对我们的使命至关重要。我还要感谢与我们合作的国际合作伙伴,因为他们的合作展示了推进科学追求的力量和可能性。但最后,非常感谢才华横溢的联邦国防项目和国家安全企业团队,他们支持劳伦斯利弗莫尔的这项工作。我们为利弗莫尔国家点火装置的成就感到骄傲。

16:11
美国国家点火装置是世界上最大、能量最高的激光系统。在实验中,192个高能激光汇聚在一个胡椒大小的目标上,将氘和氚的胶囊加热到300多万摄氏度,并短暂地模拟恒星的状态。在实现点火的过程中,劳伦斯利弗莫尔的研究人员开启了NNSA以科学为基础的库存管理项目的新篇章,使我们能够研究新的制度。与此同时,我们已经朝着可能彻底改变世界的清洁能源迈出了试探性的第一步。

17:04
今年早些时候,我有机会纪念美国进行的最后一次爆炸性核武器试验“分隔器”30周年。在回顾《分隔者》时,我谈到了我们的库存管理项目取得的进展,以及我们现在在许多方面比我们进行试验时更了解我们的核武器。解锁NIF的点火装置将使我们能够探测核爆炸中心的极端条件,并解决长期存在的重大管理问题。达到点火的空前性质证实了我和国家核安全局前任管理者几十年来一直在说的话。世界上没有比这更有奉献精神、更有才华的科学家群体了,这是本应有的。来自全国各地的国家安全企业、核安全企业和他们的前辈的成千上万人的不懈努力促成了这一突破。我们尊重他们的智慧、他们的承诺和他们的决心。

18:21
展望未来,我们知道我们将取得进一步的突破,我们将遇到进一步的挫折。但所有这些都有利于促进国家安全,推动清洁能源的未来,并重新定义可能性的界限。谢谢你们的到来。我想请国防项目副主管Marv Adams来谈谈这一成就。

马夫·亚当斯(18:47):

谢谢管理员Hruby。亚伯拉罕·林肯(Abraham Lincoln)的一段话让我觉得很合适。世界不会注意到,也不会长久记住我们在这里所说的话,但它永远不会忘记他们在国家点火装置所做的事情。

19:13
让我们回顾一下。劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置的一个团队实现了以下目标。在这个的末端有一个你可能看不见的小圆柱体。大概这么高,这么宽。里面是一个小的球形胶囊,直径大约是BB的一半。192束激光从圆柱体的两端进入并击中内壁。他们没有撞到太空舱。它们撞击圆筒的内壁并沉积能量。这一切发生的时间比光移动10英尺的时间还短,所以还算快。墙上的x射线照射到球形胶囊上。 Fusion fuel in

马夫·亚当斯(20:00):

当胶囊被挤压时,聚变反应就开始了。这一切以前都发生过,一百次以前,但上周,他们第一次设计了这个实验,使聚变燃料保持足够的温度,足够的密度,足够的圆,持续足够长的时间,以至于它点燃,它产生的能量比激光沉积的能量还要多。大约2兆焦耳输入,3兆焦耳输出。增益1.5。产生能量的时间比光传播一英寸的时间还短,有点快。

20:39
这很酷。对于那些想要解决令人兴奋、具有挑战性和重要问题的听众,我有一个特别的信息。我们招聘。

20:49
因此,核聚变是现代核武器的一个重要过程,核聚变也有可能产生丰富的清洁能源。正如你已经听到的,而且还会听到更多,国家能源研究所的突破确实对清洁能源产生了影响。更直接的是,这一成就将至少在三个方面促进我们的国家安全。首先,它将导致实验室实验,帮助国家核安全局的防御项目继续保持对我们的核威慑的信心,而不进行核爆炸试验。其次,它通过展示在武器相关技术方面的世界领先专业知识,巩固了我们威慑力量的可信度。也就是说,我们知道自己在做什么。第三,继续向我们的盟友保证,我们知道我们在做什么,继续避免试验将推进我们的不扩散目标,也将加强我们的国家安全。

22:05
我们今天庆祝的成就说明,大而重要的成就往往需要比原先想象的更长的时间和更多的努力,而这些成就往往比他们所花费的时间和努力更值得。在此,我想欢迎我的朋友和同事,劳伦斯利弗莫尔国家实验室主任Kim Budil博士来谈谈她实验室的成就。

Budil博士(22:42):

国务卿女士、普罗沃克博士、署长鲁比和副署长亚当斯,感谢你们今天的讲话和支持。这是利弗莫尔团队的历史性成就,我们在学术界的合作伙伴,以及美国和国外的实验室,我们的行业合作伙伴,核聚变社区,以及国家核安全管理局,能源部和国会的许多支持者和利益相关者,他们确保我们能够到达这一刻,即使在前进的道路上很艰难。

23:12
在过去的60年里,成千上万的人为这一努力做出了贡献,我们需要真正的远见卓识才能走到这里。建造国家点火装置是一项巨大的科学和工程挑战。我喜欢Provauker博士强调将两者结合起来的重要性。最后,在所有这些工作之后,激光已经超过了它的性能目标,打开了高能量密度科学探索的全新领域,并提供了我们需要的数据,以保持我们的核威慑安全、可靠和有效。

23:43
在过去的十年里,我们在NIF对聚变点火的追求是一个令人难以置信的雄心勃勃的技术目标。许多人说这是不可能的,激光的能量不够,目标永远不会足够精确,我们的建模和仿真工具根本无法胜任这种复杂的物理任务。取得进展需要时间,但去年8月,当我们达到1.35兆焦耳的创纪录产量,使我们处于点火的门槛时,许多人都注意到了。上周,通过机器学习和我们收集的大量数据,我们的预射击预测表明,我们有超过50%的机会超过目标增益1。

24:20
60年前,当约翰·Knuckles (John Knuckles)和他的团队提出用激光在实验室里产生核聚变点火时,这真是太大胆了。激光刚刚被发明出来,与我们今天所知道的成熟工具相距甚远。但这正是国家实验室的作用所在。直面最困难的科学挑战,从不可避免的挫折中吸取教训,朝着下一个想法前进。几十年来,Lawrence Livermore一直处于ICF社区的中心,而ICF一直是我们实验室的核心。的确,人们经常说LLNL代表激光,激光,就是激光。但我认为我们的座右铭很好地概括了我们的方法,科学和技术的使命。

25:06
这一成就为我们探索开辟了新的科学领域,并提高了我们执行国家安全任务的能力。它展示了美国在科学和技术方面的领导力量,并展示了我们作为一个国家的能力。正如部长所提到的,像这样的突破在核聚变界引起了极大的兴奋,也吸引了大量私营部门对核聚变能源的投资。但这只有在核聚变科学的长期公共投资下才有可能实现。在通往核聚变能源的道路上,科学和技术的挑战是令人生畏的,但让看似不可能的事情成为可能,正是我们处于最佳状态的时候。点火是第一步,是真正具有里程碑意义的一步,它为高能量密度科学和聚变研究的转型十年奠定了基础,我迫不及待地想看看它将把我们带到哪里。谢谢你!我将把讲台还给格兰霍姆部长。

格兰霍姆局长(26:09):

太好了,谢谢。我们会有几分钟的提问时间,我想我们的公共事务团队,查德,将会引导大家,当然我们也有专家。

发言人1 (26:22):

请告诉我你的名字和商店。我们正在就这个话题接受提问。谢谢你!

阿里(26:29):

是的。嗨。谢谢。彭博新闻,阿里·纳特报道。我很好奇你觉得这项技术要多久才能商业化,还有一个问题,如果这是上周一发生的,为什么我们现在才听说呢?谢谢你!

格兰霍姆局长(26:43):

我们还需要一段时间才能看到它的商业化。我不知道你是否想说一个字。

Budil博士(26:51):

确定。是的。不仅在科学上,而且在技术上都有很大的障碍。这是一个点火胶囊,一次。为了实现商业核聚变能源,你必须做很多事情,你必须能够每分钟产生很多很多聚变点火事件,你必须有一个强大的驱动系统来实现这一点。所以可能是几十年,而不是60年,我不认为,我认为不是50年,这是我们过去常说的。我认为它正在走向前台,也许通过共同的努力和投资,对基础技术进行几十年的研究,我们就能建造一座发电厂。

27:36
关于我们上周在做什么,我们的团队一直在努力分析数据。事实证明,当你点燃其中一个胶囊时,毫无疑问,大事发生了。你制造了很多中子,但这些数据分析起来并不简单。我们的团队邀请了所有了解个人诊断的团队成员一起来查看所有的数据,以确保我们的数据是正确的。在我们准备发布数据之前,我们引入了一个外部专家团队来做同行评审。我们一定要把事实告诉你,而且要在公开之前弄清楚。这就是我们一周以来一直在做的事情。

格兰霍姆局长(28:20):

你应该呆在那里。

记者(28:28):

两个简短的问题。第一,我知道正的净回报是很重要的,但是它需要多少能量我们谈论的,我猜,壁塞能量,它需要多少壁塞能量,这对其他类型的聚变有影响吗?这是否也可以为磁约束核聚变提供信息?

Budil博士(28:49):

所以激光需要大约300兆焦耳的能量来驱动2兆焦耳的激光能量,这就驱动了3兆焦耳的聚变产率。我们的计算表明,大规模的激光系统有可能达到数百兆焦耳的产量。所以有一条途径可以达到产生足够产量的目标,但我们现在离那还很遥远。所以墙上有300兆焦耳,激光有2兆焦耳。这里讨论的是目标增益大于1。然后是你问题的第二部分。

记者(29:22):

但是它能告诉我们磁聚变吗?

Budil博士(29:24):

磁聚变。是的。所以关于等离子体科学有很多共同的东西以及在聚变环境中工作所需的材料,诊断技术等等。从本质上讲,磁聚变在低压和低密度下长时间工作,而惯性约束聚变在高压和高密度下短时间工作。所以在基础物理上有一些相似之处,但基本概念却大不相同。

皮特(29:56):

国务卿格兰霍姆,皮特·贝尔为您带来ENE新闻,国会已经

皮特(30:00):

委托你和部门决定最有希望签约的核聚变试点工厂。而你现在正处在这个过程中。你将如何处理这些问题,你在做出这些选择时关心的是什么?

格兰霍姆局长(30:16):

很明显,评估的人是这方面的专业人士,他们是从事这项工作的科学家,他们可能会,在所有这些资助机会的公告中,对每个申请进行一个完整的同行评审过程,以确定哪些申请在面临挑战的情况下最有可能成功。没有参数说明这些是磁约束装置还是激光约束装置。我们只是在看收到的最好的建议,希望我们能在新年早些时候就前5000万做出决定。

加里·格拉姆巴赫(31:05):

你好,部长。我是NBC新闻的Gary Grumbach。这里有一些关于规模能力的问题因为它与发电厂有关,等等,但你能谈谈规模能力吗谁应该负责规模?私人吗?政府?都有?

格兰霍姆局长(31:19):

很明显,我们希望私营部门也需要私营部门参与进来,尽管有大量的美国公共资金投入到这项突破中非常重要。但是,我们将采取的所有必要步骤,使其达到商业水平,仍然需要公共研究和私人研究。我们知道,私人融资社区、初创企业等对此非常感兴趣,我们鼓励他们这样做。总统有一个十年的愿景,要在10年内建成一个商业核聚变反应堆。所以我们必须开始工作,这表明这是可以做到的,这是一个问题,你能做到吗?这表明这是可以做到的。跨过这个门槛,他们就可以开始研究更好的激光器,更有效的激光器,更好的容器,太空舱等等。这些都是模块化和商业化所必需的。

发言人二(32:25):

我想还有一个。

发言人三(32:31):

非常感谢。我只是想澄清一下,你是说我们的目标是在十年内实现这个目标。你曾说过,在商业化方面将会有几十年的时间。你如何协调这一点和时间线?

Budil博士(32:43):

我想我明白了。商业核聚变能源有两种方法。一种是利用托卡马克这样的设备进行磁聚变。一个是惯性聚变。有些私营企业同时采取了这两种方式。技术的发展,基础的技术,开始扩大到一个发电厂,在磁融合社区进一步发展。它更直接地借鉴了近几十年来在英国的Jet,在麻省理工学院的普林斯顿等离子体物理实验室所做的工作,建立了磁聚变能的基础技术。国家点火装置一直专注于创造这第一步。如果我们不能在实验室里点燃太空舱,你就看不到通往惯性约束聚变能源工厂的途径,所以这是必要的第一步。

33:34
但是NIFF是建立在20世纪80年代激光技术的基础上的。所以我们需要给司机带来现代技术。我们需要考虑所有的系统问题,现在我们有了一个可以点火的胶囊,我们需要弄清楚我们能不能让它更简单?我们能让这个过程变得更容易,更容易重复吗?我们可以开始一天不只做一次吗?我们能开始朝[听不清00:34:00]方向努力吗?对我们来说,每一个都是科学和工程上的巨大挑战。因此,虽然磁聚变可能有点超前,但拥有这些方法组合确实是一个很好的地方,因为这些社区将相互依存,将学习,将继续推进该领域,许多技术将从这两个领域中发展出来,除了通往聚变发电厂的道路。

34:23
所以我认为两者都很重要。你们会在小组中听到一些惯性约束聚变方法的潜在优势。这有点不同。所以我认为让我们继续走这条路是很重要的。有了投资,有了能量——我没有双关语的意思,抱歉——有了真正的投资和真正的专注,这个时间尺度可以更接近。在很长一段时间里,我们都处于一个从未接近目标的位置,因为我们需要迈出基本的第一步,所以我们今天处于一个很好的位置,可以开始了解下一步需要做些什么。然后边界在哪里,我猜,因为我不想给你一种我们要把NPH接入电网的感觉。这绝对不是它的工作方式,但这是惯性约束聚变动力方案的基本组成部分。

格兰霍姆局长(35:17):

我还要感谢国会议员[听不清00:35:22]也加入了我们。非常感谢。能源部有17个国家实验室。很多实验室主任也在这里。我知道Kim会说这是一个小组项目,他会感谢其他实验室也为这项工作做出了贡献,并正在研究他们的解决方案。非常感谢大家。如果你们再多呆几分钟,我们就在这里休息一下,然后为那些想留下来的人准备一个技术小组。谢谢你!

发言人四(36:02):

技术小组讨论将在大约10分钟后开始。

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