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全球最大的激光机即将完成 实现获取核聚变能源

2008-11-19 10:36
华静一
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   近年来,能源问题日益严重,科学家每日在为能源问题而困扰。核聚变,因其清洁且取之不尽的特点而受到人们的重视。科学家一直梦想着有一天可以利用核聚变发电来解决日益严重的能源问题。而近日,随着美国国家点火装置(NIF)全球最大的激光机即将完成,这个梦想也不再那么遥远了。目前,研究人员正在加紧进行这个无限潜能的装置测试工作。

 

  核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。 
 
  
  相比核裂变,核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题,而且其原料可直接取自海水中的氘,来源几乎取之不尽,是理想的能源方式。 目前人类已经可以实现不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用,必须能够合理的控制核聚变的速度和规模,实现持续、平稳的能量输出。科学家正努力研究如何控制核聚变,而目前 唯一最简单可行的可控核聚变方式:是以普通氢原子(其他原子也可以,但是需要的启动能量更为巨大)为反应原料,通过降温(和其他降低物质能量)的方法,缩小氢原子之间的距离,直到原子核的融合,从而释放出能量。

 

  而聚变的启动能量来源也是核聚变中也是很重要的,自从1994年被称为“国家点火设施”的激光核聚变计划被正式签发以来,美国科学家便将希望寄托在在这国家点火装置(NIF)上了。国家点火装置(NIF)位于美国加利福尼亚州劳伦斯一利弗莫尔国家实验室,有850名科学家和工程师。另外大约有100名物理学家在那里设计实验。国家点火装置(NIF)长215米,宽120米,大约同古罗马圆形竞技场一样大,是目前世界上最大和最复杂的激光光学系统,它将模拟同太阳和其他恒星内部相似的条件,使氢原子核发生聚变形成氦核,并释放能量,其目的是成为第一个突破平衡点的设施,即激光在聚变反应中产生的能量大于它们所消耗的能量,从而在实验室条件下实现人类历史上的第一次聚变点火。NIF注入激光系统由主振室、预放模块、输入探测包和预放光束传输系统四部分构成,负责产生全系统的种子脉冲,经过时间和空间整形、位相调制、放大和分束后,实现焦耳级输出。它将192条激光束集中于一个花生米大小的、装有重氢燃料的目标上。每束激光发射出持续大约十亿分之三秒、蕴涵180万焦耳能量的脉冲紫外光——这些能量是美国所有电站产生的电能的500倍还多。当这些脉冲撞击到目标反应室上,它们将产生X光。这些X光会集中于位于反应室中心装满重氢燃料的一个塑料封壳上。NIF研究人员估计,x光将把燃料加热到一亿度,并施加足够的压力使重氢核生聚变反应。释放的能量将是输入能量的15倍还多。

 

  目前,国家点火装置已经基本上完成了其建设工作,它将于2009年3月竣工。届时,研究人员将开始准备为聚变点火,第一次实现暂定于2010年,核聚变实验定于2011年。调试工作包括进行一系列优化和测试实验,以获取点火实验所必需的关键激光参数和点火靶参数。这些调试工作将在第一次点火打靶前完成。点火实验对靶工作性能的要求主要体现在:力能学性能、对称性,激波时序以及靶丸流体动力学。研究人员推测,一旦核聚变实验成功,我们将有可能在2020年建成第一座核聚变发电厂,而在那不久后,其会很快的商业化。在那一天,科学家们这几十年来追寻的梦想,将成为现实。(尚力)

 

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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