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國(guó)外點(diǎn)火裝置的高功率激光實(shí)驗(yàn)向“核聚變點(diǎn)火”邁出了一大步

2021-08-21
來源:光電資訊
關(guān)鍵詞: 激光 核聚變

  據(jù)外媒報(bào)道,核聚變領(lǐng)域近期取得了一些令人興奮的進(jìn)展:科學(xué)家們展示了如何將燃料加熱到發(fā)生必要反應(yīng)所需的溫度。

  所有的人都在努力實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的一個(gè)版本,即通過這些反應(yīng)產(chǎn)生的能量足以使該序列持續(xù)下去,這就是所謂的核聚變“點(diǎn)火”,它可以實(shí)現(xiàn)核聚變的無限、清潔能源的承諾。用超高功率激光器進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的“非凡結(jié)果”剛剛使科學(xué)家離這個(gè)目標(biāo)更近了一步。

  在加州勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置的一個(gè)10層樓的建筑內(nèi),有一個(gè)192個(gè)激光器組成的陣列,它們可以聯(lián)合起來向中心的一個(gè)小室提供1.3兆焦耳的紫外線激光器能量。

  這些脈沖發(fā)生在十億分之一秒內(nèi),但集中在BB彈大小的東西上,它們可以創(chuàng)造巨大的溫度和壓力,可能只是啟動(dòng)一場(chǎng)能源革命。

  像所有的核聚變實(shí)驗(yàn)一樣,這個(gè)想法是為了重現(xiàn)在太陽中不斷發(fā)生的反應(yīng),在那里,極端的溫度和壓力相結(jié)合,迫使獨(dú)立的原子融合成氦,從而釋放出大量的能量。美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置的科學(xué)家追求的方法被稱為慣性約束核聚變,自從2009年上線以來,我們已經(jīng)看到其科學(xué)家采取了一些重要步驟。

  這從2010年用一兆焦耳的激光器擊中目標(biāo)并展示對(duì)散射光束的控制開始,然后在2012年提供了一個(gè)創(chuàng)紀(jì)錄的500TW的激光射擊。

  一個(gè)重大突破出現(xiàn)在2014年,當(dāng)時(shí)NIF團(tuán)隊(duì)展示了一個(gè)一次性的“燃料增益”,即激光被聚焦到一個(gè)充滿氘和氚的微小塑料膠囊上,產(chǎn)生了一個(gè)反應(yīng),放出的能量比投入的能量多。

  這是追求“點(diǎn)火”的一個(gè)重要里程碑,核聚變反應(yīng)將產(chǎn)生足夠熱的等離子體,以觸發(fā)失控效應(yīng),在這種效應(yīng)中,反應(yīng)在一個(gè)自我維持的循環(huán)中反復(fù)發(fā)生??茖W(xué)家們現(xiàn)在聲稱取得了巨大的飛躍,在8月初進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)取得了超過1.3兆焦耳的產(chǎn)量。

  這項(xiàng)工作尚未經(jīng)過同行評(píng)審,這一過程將幫助他們解決這一巨大成功背后的技術(shù)原因,但初步分析表明,他們近一輪的實(shí)驗(yàn)有了八倍的改進(jìn),而且使他們更接近核聚變“點(diǎn)火”的目標(biāo)。

  在這一階段,該團(tuán)隊(duì)指出容納燃料艙的外殼的設(shè)計(jì)改進(jìn)、激光的更好精度和推動(dòng)與反應(yīng)相關(guān)的能量的調(diào)整,是取得成果的原因。下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的計(jì)劃已經(jīng)在進(jìn)行中,預(yù)計(jì)將在未來幾個(gè)月進(jìn)行。




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