文|梁君度

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上個月美國能源部宣佈其位於加州的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的科學家在一項使用激光的核聚變實驗中首次實現了淨能量增益——即從核聚變實驗中產生的能量超過了投入的能量, 這項成果非常了不起,但事實上這離成功建造核聚變反應堆還差得遠呢!

核聚變反應堆是利用氫的同位素氘和氚在一億度高溫下實現聚變,從而釋放更強大的能量的原理做出來的反應堆。由於聚變反應不產生放射性污染,自然界也不乏氘和氚,所以核聚變反應堆優於原子能反應堆,是獲得潔淨能源的最佳途徑。但是做核聚變反應堆比原子能反應難得多,其中更有兩個大難題: 一個是如何實現一億度高溫,二是用怎樣的容器才能裝住這麼高溫度的反應。

1982年我隨數學物理學家郭柏靈(2001年當選為中國科學院院士)正是研究相關的這一類數學物理問題,所以有點瞭解這項核聚變研究,不過我做的是純數學物理研究,不是物理實驗。抽象點說就是研究一類更廣泛的薩哈羅夫方程組的數值計算。當時中國已經開始研究核聚變反應堆,其中一個主要課題是如何通過多路激光打靶,使加熱成等離子狀態的氘和氚達到一億度高溫從而發生聚變。當時的研究發現靶的臨界面出現一個密度坑,這個密度坑是個非線性波,會隨時間推移而變化。如何通過數值方法計算出這個非線性波的變化就是我的研究課題。

1982年我們的大型計算機還非常落後,遠不如美國IBM公司後來生產的一台8088個人電腦,那時我經常通宵達旦地計算,十幾個小時以後才計算出結果。指導我研究的郭柏靈研究員是我國研究兩彈的數學家,在數學物理方程方面取得有很高的成就。他在這個數學物理方程的數值計算方法驗證成功之後才告訴我,計算的是激光打靶出現密度坑,是研究核聚變問題。

中國科學家經過40年的艱苦努力,核聚變研究也取得了很大的進展。據報道,中國已經做出了核聚變容器,通過激光實現了一億度高溫,並獲持續核聚變反應超過106秒。中國和美國哪一個國家能夠最終掌握能源的大權,可能還有長時間的競賽,我們不能在這一領域掉以輕心。


編輯:方方