普林斯顿大学研究团队提出先加热后增加密度的核聚变新路径，通过绕过高能量门槛，能够更省力、更快速地实现点火。
太阳中心通过超高温度与压力将氢原子核融合成氦原子核，释放出浩瀚的能量，为人类展示了核聚变的无限前景。如果能在地球上的实验室里重现这颗恒星的内部反应，人类将迎来一场充沛且无碳的清洁能源革命。然而，要在实验室里打造一颗人工太阳，难度超乎想像。
来自普林斯顿大学的研究人员在期刊Physical Review Letters上发表了一项研究，为实现核聚变点火找到一条新捷径。所谓点火，是指等离子体能够依靠自身产生的聚变反应维持所需的高温状态。研究团队提供了一个生动的比喻，如果把点火比作隐藏在连绵山脉后面的山谷，那么传统思路就是硬着头皮翻越山峰，而他们的全新理念则是从山峰旁边绕过去。
这篇论文的作者接受稿要到2027年9月10日才会公开，配图是GPT6根据公开资料总结生成的原理讲解
研究人员Luis Delgado-Aparicio解释说，许多团队想要正面攀登高峰，为此消耗了巨大的能量，但如果选择绕过山顶，就能以更聪明的方式到达同一个地方，同时节省大量能量。
这项研究扩展了1950年代提出的劳森判据。原有的劳森判据为反应堆实现点火设定了基本框架与规则，而新研究在此基础上引入了4个现实因素，分别是氦灰形式的废燃料、反应堆内壁剥落的杂质、同步辐射导致的能量损失，以及从等离子体中逃逸的热量。虽然过去有研究分别探讨过这些因素，但从未将它们放在同一个模型中综合考量。
研究人员Masayuki Ono指出，如果忽略这些因素，设计方案看起来都很完美，但一旦把它们包含进来，整个景象就会发生深刻变化，这也变得至关重要。
团队利用计算模型寻找数学上所谓的Cordey鞍点，即通往点火山谷中消耗能量最小的路径。计算明确显示，最佳策略是先对等离子体进行加热，然后再增加其密度，而不是采用相反的顺序。
模型还揭示了一些重要风险。例如，哪怕极其微量的金属钨混入等离子体，都可能导致聚变反应失败。由于钨具有极佳的耐热性，已被计划用于多个构建中的反应堆内壁，因此必须采取严格措施保护等离子体不受钨杂质污染。
此外，研究人员还发现了核聚变的天然制动机制。辐射和热量泄漏虽然会增加初始点火的难度，但也能帮助维持等离子体反应的稳定性。
虽然该研究尚未开展实际的物理实验，但随着全球多个核聚变反应堆进入设计与建造阶段，这一计算框架为评估下一代装置的点火可行性、稳定性与性能提供了及时依据，有望为未来的核聚变电站节省大量研发时间与资金成本。
研究人员Jonathan Menard表示，尽管还需要深入研究，但这些结果令人振奋，为该领域的后续探索指明了一条清晰的道路。
原文：https://www.sciencealert.com/in-a-huge-first-physicists-may-have-found-a-shortcut-to-fusion-energy