核聚变离商业化应用仍需几十年( 三 ) _同位素

曾在劳伦斯·利弗莫尔国家实验室任过高级顾问的美国Carbon Direct首席科学家Julio Friedmann的一个评论颇为精当，他表示，现在的突破和商用核聚变的差距，就好比点燃了一根火柴到造出内燃机的差距，但这是能源多元化创新必需的一步。
中国、欧盟、美国、日本、俄罗斯、韩国、印度七方参与的国际热核聚变实验堆（ITER）计划采用的是磁约束核聚变技术路线，厂址位于法国。这个项目中，其设计目标是在聚变实验中通过约50兆瓦的加热，实现500兆瓦的聚变功率，增益达到10 。
段旭如对《财经十一人》介绍，这一增益因子的计算，同样是聚变功率和加热功率的比值。要有商用价值，Q值需要超过30 。此外，激光驱动装置效率目前不到1% ，而托卡马克装置的加热系统的功率转换效率要显著高于此数。
段旭如表示，ITER是一个聚变实验堆，要实现聚变能的应用，还有一些关键的工程挑战和技术难题需要解决。在实验堆之后，开展示范堆的研发，再下一步就是具有经济性的商业堆开发。从现在的技术发展认知来看，预计在2050年前后可以实现商业化。
在中国国内，同样也有激光核聚变的研究布局。早在1964年，当时从事保密工作的知名物理学家王淦昌独立提出了利用激光实现核聚变反应的设想，这一想法得到中科院上海光机所高功率激光研究专家邓锡铭的响应，1965年，上海光机所开始开展高功率激光器的研究。其后70年代，来自中国工程物理研究院（原九院）的中国“氢弹之父”于敏提出激光聚变是复杂的研究系统工程，建议上海光机所与工物院强强联合，后来，两院联合投资建设激光12号实验装置，也就是张爱萍将军题词“神光”的“神光I”装置。
如今中国先后建成“神光I”“神光II”“神光III”三套激光实验装置。其中“神光I”服役八年，已经退役。“神光II”位于中科院上海光机所。“神光III”位于中国工程物理研究院，2015年完成建设，是世界上投入运行的第二大激光驱动器，也是亚洲最大的高功率激光装置。

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“神光III”与美国国家点火装置参数对比来源：中国工程物理研究院

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国家实验室背后的支持
劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）是美国能源部下属的17个国家实验室之一，成立于1952年，正值美苏冷战高峰期，总部位于加州利弗莫尔，是美国核武器研发的重要机构。
劳伦斯·利弗莫尔国家实验室自我介绍说，其旨在开发并应用世界一流的科学技术，确保美国核威慑力量的安全、可靠，同时应对核扩散、恐怖主义、能源短缺和气候变化等威胁国家安全和全球稳定的各种危险。核心能力包括先进材料和制造；高能量密度科学；高性能计算、模拟和数据科学；激光和光学科学技术；核、化学和同位素科学与技术；全源情报分析；核武器设计与工程；生物科学和生物工程；地球和大气科学。
2021年， LLNL拥有正式员工8172名，资金来源共28.2亿美元，其中80%源于美国国家核安全局（NNSA）， 2/3与国防项目有关， 14%来源于美国能源部旗下的战略合作项目（SPP）。