美在激光受控核聚變領域取得新突破

  據國內媒體報道,美國研究人員在受控核聚變的實驗中取得一項關鍵進展,首次在核聚變實驗“點火”時實現了能量“盈餘”。

  人類已經實現了不受控制的核聚變,如氫彈的爆炸。但是要想讓這種核聚變能量被有效利用,即實現受控核聚變(俗稱“人造太陽”),條件卻非常苛刻。

  引發核聚變反應首先要向核燃料中輸入能量,即“點火”,只有讓核聚變產生的能量超出“點火”所消耗的能量,才能將其作為有效的能量來源。太陽中心溫度高達1500萬攝氏度,還有巨大的壓力,而在地球上無法獲得那麼大的壓力,要想“點火”,只有通過大幅度提高溫度來彌補。

受控激光核聚變裝置中的“氘-氚靶丸”和盛放靶丸的鍍金輻射腔

  美國利弗莫爾勞倫斯國家實驗所的研究人員報告說,他們在實驗中先將極少量的氫同位素核燃料均勻地裹在一個直徑2毫米的球狀顆粒上,核燃料的厚度僅相當於一根頭髮絲,然後將小球裝入一個微型“膠囊”。研究人員利用激光將“膠囊”迅速加熱到比太陽還高的溫度,使其內部發生劇烈爆炸,最終釋放出的能量超出了整個實驗所投入的能量,首次在完成“點火”時實現了能量“盈餘”。

  研究人員介紹說,此前的實驗中發生內爆後球狀顆粒通常會變形,降低了能量持續產生的效率,而他們取得這一新進展的關鍵在於更加精準地控制了核燃料在球狀顆粒表層的鋪設,使核聚變中產生的氦原子核可將能量再次轉移至核燃料中,引發進一步的核聚變反應,從而產生更多能量。

  不過研究人員也指出,實驗中所取得的能量“盈餘”十分有限,要讓核聚變反應持續發生,這一“盈餘”必須達到實驗所投入能量的百倍以上,因此受控核聚變真正為人類所用,仍是一個“十分遙遠的希望”。

諾瓦聚變激光器它是世界上最大的激光核聚變裝置。

  1992年7月,克林頓總統宣佈美國延期暫停核試驗,同時責成能源部探索在不進行地下核試驗的情況下確保美國核彈頭先進、可靠和保密的其他途徑。1994財政年度,國防管理法規要求能源部提交一項有關美國核武器核心知識和技術資料安全管理的計劃。

  1994年11月,被稱為“國家點火設施”的激光核聚變計劃正式簽發,同時得到能源部“慣性約束核聚變”顧問委員會的贊同。

  國家點火設施採用192束351納米波長的激光。諾瓦聚變激光器的誕生地——勞倫斯國家實驗室是國家點火設施最合適的選址。1997年春開始建造,總預算為10.74億美元。到目前為止,它是世界上最大的激光核聚變裝置。




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