当地时间周四，美国能源部宣布正在建立三个研究中心，希望推进基础惯性聚变能（IFE）科学和技术，并在未来的发电厂利用微型激光驱动的热核爆炸。
这三个中心分别位于加利福尼亚州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）、科罗拉多州立大学和纽约州的罗切斯特大学，它们将在四年时间里分享总计4200万美元的资金。其中，利弗莫尔和科罗拉多州立大学各1600万美元，罗切斯特大学1000万美元——这只占能源部核聚变能源科学预算的一小部分——美国能源部今年的核聚变能源科学预算超过5亿美元。
美国能源部首席聚变协调员Scott Hsu表示，这三个中心未来的研究工作将“更多地集中在任何惯性聚变系统所需的基础技术上”。
将两个小原子（通常是氢原子）结合成一个更大的原子会产生能量。这个过程被称为“核聚变”，是太阳和其他恒星的能量来源。如果可控核聚变能在地球上重现，就会产生丰富的能源，而不会产生导致地球变暖的二氧化碳或长寿命的放射性废物。
迄今为止，大多数核聚变能研究，以及能源部的大部分核聚变科学预算，都集中在利用强大的磁场来遏制超热氢，直到原子核碰撞并结合的反应堆上。但去年在利弗莫尔的国家点火装置（National Ignition Facility，简称NIF）进行的一项成功实验，则强调了一种不同的方法——向单个氢颗粒发射强大的激光，将其原子挤压在一起，产生聚变的闪光。
LLNL迄今已四次在NIF上实现聚变点火。最新一次是在点火目标上发射2.2兆焦耳（MJ）能量，产生了3.4兆焦耳的聚变能，实现了点火。NIF不是作为核聚变能源发电的原型而设计的。自从1992年停止核试验以来，它主要被用来帮助维护美国的核武器。在此前的实验中，NIF科学实验向一个氢燃料球团发射了一个激光脉冲。一个实用的发电厂需要以每秒10次的频率反复发射激光脉冲，每次脉冲都要插入一个新的燃料颗粒。
这些激光器必须比NIF的激光器更强大、更可靠、更节能。氢燃料目标必须便宜且易于制造。一个发电厂将需要数百万颗粒的稳定供应。新的研究中心将有助于解决这些障碍。
负责管理政府惯性聚变能源科学项目的Kramer Akli表示，能源部收到了许多申请，评审小组选择了利弗莫尔、罗切斯特和科罗拉多州立大学。每个获奖方案都包括与其他大学、国家实验室和私营公司的合作。
Dr. Akli博士表示：“把你所在领域最聪明的人聚集在一起，这样你就可以进一步加速创新，解决惯性聚变能的一些挑战。”
罗彻斯特大学中心的主要目标之一是测试一种可以直接在氢燃料上发射的新型激光器。这种方法比在利弗莫尔的NIF实验中使用的方法更节能。但如果激光的微小变化产生不稳定性，就会阻碍聚变。
如果激光在一定波长范围内传播，这种不稳定性就可以得到控制。罗切斯特大学的科学家们多年来一直在研究这种被称为直接驱动的方法，该中心的研究资金将用于实验，以测试一种新的高功率激光器是否能克服这个问题。这开辟了一条直接驱动的方案路线。
科罗拉多州立中心将研究针对不同惯性聚变概念提出的多种激光器，并研究燃料目标的不同设计。电气和计算机工程教授Carmen Menoni领导了该中心的提案，她说她将研究用于激光光学涂层的新材料，以便它们能够更好地承受持续的高能激光侵袭。
利弗莫尔国家实验室（LLNL）的等离子体物理学家Tammy Ma表示，该中心的重点将超越NIF使用的间接驱动方法，并开始解决建造一座实际发电厂所需的问题。“这不仅仅是你有一个目标，你击中它，然后创造能量。”
最初的研究应该有助于阐明哪些方法最有前途。“要真正找到这些答案，投资是不够的，”Tammy Ma博士称，“但我认为，在四年结束时，我们可以为美国制定一条有希望的道路，真正展示一个全面的试点工厂。”
美国能源部长Jennifer M. Granholm表示：“利用核聚变能源是21世纪最大的科学和技术挑战之一。我们现在有信心，核聚变能源不仅是一种可能，而且极其有望成为现实。这些中心的科学家，将成为改变游戏规则和拯救地球的突破的先锋。”
由惯性聚变能科学与技术加速研究（IFE- star）项目资助的项目将汇集美国能源部国家实验室、学术界和工业界的专业知识和能力，以推进IFE系统组件。惯性约束核聚变是一种领先的核聚变方法，它使用激光或其他技术来压缩和加热高密度等离子体。IFE- star项目将开发：高增益目标设计；高重复率的高效激光器；以及与生命相关的融合目标制造、跟踪和交战。资助项目的一个主要组成部分是惯性融合生态系统的管理，包括包容性和多样化劳动力的发展。
罗彻斯特大学激光能量学实验室(LLE)由其400名罗彻斯特工作人员推动，长期以来一直处于能源、科学和技术的前沿。就在去年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们在LLE的支持下，达成了第一个净能量收益的里程碑。
由于劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火设施的突破，惯性约束核聚变引起了更大的兴趣和关注。IFE- star项目旨在通过解决IFE基础研究需求研讨会报告中概述的优先研究机会，以及参与科学办公室里程碑式融合发展计划的IFE融合公司预期技术路线图中的共同科学和技术差距，继续取得进展。与旨在长时间维持等离子体燃烧的磁约束聚变不同，IFE将需要形成重复脉冲。其中一个目标是发展所需的科学和技术，使惯性聚变从低增益、单次实验转向潜在的IFE中试工厂所需的高增益、高重复率。
美国能源部正在通过“IFE- star”建立一个专门项目。选定的项目将建立并充分利用世界领先的能力、专业知识、诊断和设施。IFE- star还将大大扩展由美国能源部高级研究计划局能源（ARPA-E）和科学办公室联合资助的IFE研究。