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國外點火裝置的高功率激光實驗向“核聚變點火”邁出了一大步

2021-08-21
來源:光電資訊
關鍵詞: 激光 核聚變

  據外媒報道,核聚變領域近期取得了一些令人興奮的進展:科學家們展示了如何將燃料加熱到發生必要反應所需的溫度。

  所有的人都在努力實現該技術的一個版本,即通過這些反應產生的能量足以使該序列持續下去,這就是所謂的核聚變“點火”,它可以實現核聚變的無限、清潔能源的承諾。用超高功率激光器進行的實驗的“非凡結果”剛剛使科學家離這個目標更近了一步。

  在加州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的美國國家點火裝置的一個10層樓的建筑內,有一個192個激光器組成的陣列,它們可以聯合起來向中心的一個小室提供1.3兆焦耳的紫外線激光器能量。

  這些脈沖發生在十億分之一秒內,但集中在BB彈大小的東西上,它們可以創造巨大的溫度和壓力,可能只是啟動一場能源革命。

  像所有的核聚變實驗一樣,這個想法是為了重現在太陽中不斷發生的反應,在那里,極端的溫度和壓力相結合,迫使獨立的原子融合成氦,從而釋放出大量的能量。美國國家點火裝置的科學家追求的方法被稱為慣性約束核聚變,自從2009年上線以來,我們已經看到其科學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并展示對散射光束的控制開始,然后在2012年提供了一個創紀錄的500TW的激光射擊。

  一個重大突破出現在2014年,當時NIF團隊展示了一個一次性的“燃料增益”,即激光被聚焦到一個充滿氘和氚的微小塑料膠囊上,產生了一個反應,放出的能量比投入的能量多。

  這是追求“點火”的一個重要里程碑,核聚變反應將產生足夠熱的等離子體,以觸發失控效應,在這種效應中,反應在一個自我維持的循環中反復發生。科學家們現在聲稱取得了巨大的飛躍,在8月初進行的實驗取得了超過1.3兆焦耳的產量。

  這項工作尚未經過同行評審,這一過程將幫助他們解決這一巨大成功背后的技術原因,但初步分析表明,他們近一輪的實驗有了八倍的改進,而且使他們更接近核聚變“點火”的目標。

  在這一階段,該團隊指出容納燃料艙的外殼的設計改進、激光的更好精度和推動與反應相關的能量的調整,是取得成果的原因。下一個實驗的計劃已經在進行中,預計將在未來幾個月進行。




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