近日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和罗切斯特大学团队发表的一篇关于聚变中子源的论文荣获国际原子能机构年度核聚变奖。该论文详细描述了在以中子形式产生聚变输出方面取得的关键成功。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室的团队。(图片：Jason Laurea/LLNL)
核聚变奖每年颁发一次，旨在表彰在国际原子能机构期刊《核聚变》上发表的杰出研究成果。每年，依据引用记录和编辑委员会的推荐，会提名十篇具有最高科学水准的论文入围，这些论文需在获奖年份的三年前发表于该期刊。随后，编辑委员会投票决定哪篇论文产生了最大的科学影响。
“向物体发射真正强大的激光可以刺激类似太阳和其他恒星中发生的聚变反应，”该论文的第一作者、获奖者查尔斯·B·耶曼斯(Charles B. Yeamans)表示。这篇获奖论文聚焦于在极地直接驱动(PDD)装置中辐照的氘氚气体胶囊中产生的中子源。这些胶囊在室温下受到强激光脉冲的照射，从而产生聚变反应。该获奖论文可在指定链接访问。
《核聚变》创刊于1960年，是核聚变领域被引用次数最多的期刊，由国际原子能机构和英国物理学会联合出版。核聚变领域的每一次重大进展都记录在该期刊中。自2006年起，该期刊设立奖项，以表彰对其领域做出重大贡献的论文。提名及评选流程与年度核聚变奖一致，往届获奖论文详情也可在相应链接查看。
论文中详述的实验是在劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)开展的。这座拥有世界上最强大激光器的实验室在过去六十年来，一直致力于实现聚变点火这一极具挑战性的目标，即产生的聚变能量要大于传送到目标源的激光能量。该实验室的“国家点火装置”(NIF)采用惯性约束聚变方法，即用激光粉碎燃料球，这与利用强大磁铁将一团原子云(称为等离子体)捕获在反应堆中的磁约束聚变不同。
耶曼斯称：“在最初的实验成功后的一年半多时间里，极地直接驱动是将激光能量输入转化为聚变输出的最有效方式。”劳伦斯利弗莫尔国家实验室高能密度科学副项目主任希瑟·惠特利与罗彻斯特大学的史蒂夫·克拉克斯顿和艾玛·加西亚共同开发了大直径极地直接驱动(PDD)太空舱的初步设计。她表示：“极地直接驱动结构为其他高温等离子体物理实验提供了极佳的诊断通道。”
值得一提的是，继PDD实验之后，2022年12月，中国核聚变研究所首次采用间接驱动方式进行获得净能量增益的受控聚变实验，取得了重大科学突破，引发全球关注。
耶曼斯的合著者包括劳伦斯利弗莫尔核实验室的Elijah Kemp、Zach Walters、Heather Whitley和Brent Blue，以及罗切斯特大学激光能量学实验室的Steve Craxton、Patrick McKenty、Emma Garcia和Yujia Yang。
2024年奖项和即将到来的2025年奖项的颁奖典礼将于10月在中国成都举行的国际原子能机构聚变能大会期间举行。
