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国内外主要巨型激光器大揭密

导读: 人类的能源从根本上说来自核聚变反应,即发生在太阳上的“轻核聚变”。人类已经在地球上实现了不可控的热核反应,即氢弹爆炸。要获得取之不尽的新能源,必须使这一反应在可控条件下持续地进行。

  人类的能源从根本上说来自核聚变反应,即发生在太阳上的“轻核聚变”。人类已经在地球上实现了不可控的热核反应,即氢弹爆炸。要获得取之不尽的新能源,必须使这一反应在可控条件下持续地进行。为实现这一理想,科学家们用托卡马克装置开展“磁约束聚变”的研究。另一条技术路线于20世纪60年代初提出。它的基本原理是把强大的激光束聚焦到热核材料制成的微型靶丸上,在瞬间产生极高的高温和极大的压力,被高度压缩的稠密等离子体在扩散之前,即完成全部核反应,这就是“惯性约束聚变”(ICF)。一些国家的实验室已经在这类激光装置上作了大量的基础研究工作。美国、法国等已着手建造更大规模的巨型激光器,期望实现激光热核“点火”。在该领域中国很早就进行了研究,取得了相当大的进展。

激光核聚变示意图

  一、中国

  神光装置是我国自行研制的高性能高功率钕玻璃激光装置,神光系列装置研究的最终目标是实现激光受控热核聚变“点火”。

神光装置

  神光-Ⅰ

  1964年,我国著名核物理学家王淦昌院士独立地提出激光聚变思想,并建议了具体方案. 按照这一创议,在我国第一个激光专业研究所-中国科学院上海光机所开始了高功率激光驱动器的研制和应用并于 1971年获得氘-氘碰撞中子. 1978年中国工程物理研究院和中国科学院携手合作, ICF研究进入了全面发展的新阶段。近廿年来, 致力于研制和应用钕玻璃激光驱动器 -"神光"系列装置, 取得了显著进展, 推动了我国惯性约束聚变实验和理论研究, 并在国际上占有一席之地。

  1977年,上海光机所利用1千亿瓦的6束激光系统装置,对充气玻壳靶照射获得了近百倍的体压缩。使我国的激光聚变研究进入了逐级论证向心聚爆原理的重要发展阶段,为以后长期的持续发展奠定了基础。1980年,王淦昌提出建造脉冲功率为1万亿瓦固体激光装置的建议,称为激光12号实验装置(神光I)。激光12号实验装置是建立在中国科学院上海光机所的一台大型高功率激光实验装置,位于上海市嘉定区清河路390号光机所内,1983年由上海光机所设计,总建筑面积4612平方米,为4层钢筋混凝土框架结构,总高度15米。该装置输出两束口径为200mm的强光束,每束激光的峰功率达1万亿瓦,脉冲宽度有1ns和100ps两种,波长为1.053μm的红外光,可倍频到0.53μm绿光。实验室内配有物理实验靶室及全套诊断测量设备,能开展激光加热与压缩等离子物理现象的研究和激光X光谱等基础研究工作。

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