加州大学圣地亚哥分校的科学家们近期在用于聚变实验的钻石胶囊中发现关键结构性缺陷，此发现可能对加速聚变能源开发产生深远影响。这些钻石胶囊在国家点火装置（NIF）的极端聚变反应中扮演着容纳燃料的关键角色。
研究显示，在聚变实验所产生的极端压力和高温条件下，钻石材料可能出现微小的结构性缺陷，从轻微的晶体畸变到完全无定形化。这些缺陷会干扰实现成功聚变所需的精确对称内爆。通过高功率激光压缩钻石胶囊来模拟核聚变过程，研究人员发现，当钻石暴露于极端的激光压力和热量时，缺陷显现，导致内爆不对称，从而降低稳定性和能量输出。具体而言，在69吉帕斯卡（GPa）的压力下，胶囊仅表现出弹性变形；但在115 GPa的压力下，缺陷和瑕疵开始显现。
由Boya Li和Marc Meyers领导的这项研究，为理解钻石的无定形化过程提供了宝贵见解，这对于优化聚变实验设计和性能至关重要。国家点火装置（NIF）作为聚变研究的前沿机构，其目标是实现“点火”，即聚变反应产生的能量超过触发反应所需的能量。例如，NIF在2022年12月实现了一项里程碑式的实验，首次展示了惯性约束聚变能源的基本科学原理，产生了1.5兆焦耳的能量增益。
这些发现有助于改进现有胶囊的设计和模型，以实现更均匀的内爆，最大化聚变实验的能量输出，并为未来聚变能源的实际应用铺平道路。该研究得到了美国能源部国家核安全管理局的支持，并为在NIF等机构进行的进一步研究提供了数据基础。随着全球对可持续能源需求的增长，聚变能源研究正以前所未有的速度推进，中国也在积极参与其中，其年度预算估计接近美国政府的研发投入。这些进展预示着清洁、近乎无限能源的未来正逐步成为现实，尽管实现这一目标仍需克服材料稳定性和反应精确控制等技术挑战。