美国国家点火装置第 11 次实现聚变点火：8.6 兆焦耳纪录仍未被打破

什么叫「点火」

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）在其国家点火装置（NIF）的官方页面上给出一组最新数字：2026 年 6 月 20 日，NIF 第 11 次实现聚变点火，产额 7.9 兆焦耳，测量不确定度 ±0.4 兆焦耳，靶增益约 3.8。单次最高纪录仍是 2025 年 4 月 7 日那次：产额 8.6 兆焦耳（±0.45），激光在 456 太瓦峰值功率的脉冲中向靶输送 2.08 兆焦耳能量，靶增益 4.13。

「点火」的定义很具体：当靶丸中心热斑里由聚变产生的 α 粒子所提供的加热功率，压过 x 射线损失、电子传导与内爆膨胀带来的冷却效应时，点火就发生了。当 α 粒子对燃料加热的贡献超过 50%，会出现一种自持的反馈——研究中称为「燃烧等离子体」——聚变反应的燃烧波向热斑周围的冷燃料层传播，能量输出被爆炸性地放大。

装置怎么做到？NIF 用的是「间接驱动」惯性约束聚变。最多 192 束激光射入一个厘米级大小的中空圆柱（黑腔，hohlraum），在黑腔内壁产生一「浴」软 x 射线；x 射线烧蚀（ablate）悬浮在腔内、胡椒粒大小靶丸的表面，产生火箭式的内爆，把靶丸里部分冷冻的氢同位素压缩并加热到只在恒星核心、巨行星内部与爆炸的核武器中才存在的压强与温度。内爆速度超过每秒 400 公里，使聚变反应在燃料来得及散开之前完成——燃料靠自身惯性被约束，这就是「惯性约束聚变」这个名字的由来。

底层物理是教科书内容：聚变指轻原子核克服静电斥力靠近到强核力起作用的距离，结合成更重的氦核。氘（一个质子加一个中子）与氚（一个质子加两个中子）聚变生成的氦核也就是 α 粒子，其质量略小于两个氢核质量之和，质量差按 E=mc² 转化为能量，以 α 粒子、高能中子和电磁辐射等形式释放。这与核电站今天使用的裂变不同：裂变是把铀这类重核劈开；两种反应里元素本身都发生了变化，也都把极少的质量换成了巨大的能量。

从 3.15 兆焦耳到 8.6 兆焦耳

2022 年 12 月 5 日，NIF 首次实现点火：2.05 兆焦耳的激光能量送达靶丸，产出 3.15 兆焦耳聚变能，远超点火阈值。对 LLNL 的研究者来说，接下来要做的不是庆祝，而是把这个结果「重复出来、并且越做越大」——那也是此后几年每一条里程碑的意义所在。

官方页面列出的里程碑串起来，是一条爬升曲线：2023 年 7 月 30 日，同样 2.05 兆焦耳输入、3.88 兆焦耳输出；2023 年 10 月 8 日第三次点火，1.9 兆焦耳输入、2.4 兆焦耳产出；2023 年 10 月 30 日，首次在点火靶上打出 2.2 兆焦耳激光能量，产出 3.4 兆焦耳；2024 年 2 月 12 日，一次实验产出约 5.2 兆焦耳，超过 2.2 兆焦耳输入的两倍；2024 年 11 月 18 日第六次点火，2.2 兆焦耳输入、4.1 兆焦耳输出；2025 年 2 月 23 日第七次点火，以 2.05 兆焦耳输入产出 5.0 兆焦耳，靶增益 2.44。

2025 年 4 月 7 日那次把两项纪录同时刷新：产额 8.6 兆焦耳、靶增益 4.13，至今仍是最高值。此后还有 2025 年 6 月 22 日由洛斯阿拉莫斯国家实验室牵头、与 LLNL 合作完成的一次点火（2.4 兆焦耳，±0.09）；2025 年 10 月 1 日第十次点火（3.5 兆焦耳，±0.17，靶增益 1.74），那次实验评估了美国核武器在遭遇对手导弹防御后能否存活并命中目标，属于核武库现代化方向的一次能力演示；然后是 2026 年 6 月 20 日的第十一次。

激光能量本身也有一条纪录线：2018 年 5 月，NIF 首次把 2.15 兆焦耳的紫外能量送进靶室，比 1.8 兆焦耳的设计指标高出 15%，也比 2012 年 3 月的 1.9 兆焦耳纪录高出 10% 以上；后续实验把激光能量进一步提高到 2.2 兆焦耳。

增益是什么，不是什么

有一个概念必须澄清：这里的「靶增益」是聚变能量与送达靶丸的激光能量之比，不是整台装置的净能量，更不是上网电量。NIF 的激光器运行本身要消耗的能量，远高于最终打到靶上的那几兆焦耳；把「增益大于 1」直接读成「聚变电站可以发电了」，是这类新闻里最常见的一处误读。

那为什么还要做？官方给出的理由有两个：一是核武库现代化——NIF 能复现极端环境，让科学家在实验室内研究材料在武器相关条件下的行为，而这类条件过去无法在实验中实现；二是为惯性聚变能的前景铺路。官网的说法是，2022 年的成就对维持美国核武库的有效性与安全性至关重要，同时也提升了惯性聚变能的前景。

未解的难题也很具体：内爆性能会被多种扰动源干扰。官方列出的包括靶丸表面不完美、把靶丸悬在黑腔里的薄膜与向靶丸注入燃料的充气管这类「工程特征」、激光-等离子体与流体力学不稳定性、黑腔 x 射线通量的不对称，以及靶壳材料与燃料的混合。把产额从兆焦耳级继续往上推，主要就是跟这些误差源打交道。

把单次成功变成一门试验科学

改进的路径是「让仿真变成能预测的工具」：高分辨率三维建模与仿真让研究者更清楚地理解扰动从哪里来；多视线中子探测器等新诊断手段提升了靶性能的可见度；高性能超算与深度学习代理模型则用来处理、分析并模拟这些诊断在三维、多扰动源条件下产生的大量数据，使仿真不仅能解释、还能预测实验结果。NIF 资深科学家 John Lindl 的那句「自然界从不轻易交出她的秘密」，说的正是这件事的难度。

从 2022 年到 2026 年，11 次点火说明这件事「可重复」；但产额在 2.4 至 8.6 兆焦耳之间波动，2026 年这次（7.9 兆焦耳）也没有超过 2025 年的纪录——重复本身仍然需要一发一发地调试。对「聚变能」这个更远的目标来说，靶增益大于 1 只是第一道门，后面还有激光器效率、重复频率、靶丸的批量制造与成本等一连串工程问题。官网的表述也留有余地：使用更高激光能量、产生更高产额的实验「可以预期」。

更公允的读法是：NIF 现在的角色，是把激光惯性约束聚变从「一次性事件」变成一门可以反复做、可以建模、可以预测的试验科学；这个过程中积累的诊断、建模与靶设计能力，既服务于核武库的安全与可靠性，也成为惯性聚变能路线的基础。至于它离商业发电还有多远，官方没有给出时间表，只留下一句「可以预期」。