国内外主要巨型激光器大揭密

2012-12-12 15:14

　　从模拟走向成功

　　国家点火装置的科学家们发现他们对模拟实验结果的预期和实际情况总是存在很大的误差。对靶标表现的模拟显示人们对能量在黑体辐射空腔内的分布状况等方面的认识仍然存在不足。即便在进行针对性调整之后，最好的实验结果仍然仅能获得大约20%的理论预计产出。

　　科学家们现在正在不断进行相关的调试工作，这对于在2012年9月份的最后期限之前实现研制目标至关重要。实验室现在已经大大增加了实验的频率。并且将所谓实验点火阈值因子(ITFX)数值提升了5倍。但是这一数值的最高值仍然仅有点火阈值的10%左右。尽管“基本上符合项目计划”，但是这一ITFX数值的规定还是让这一宣称具有“绝佳实验控制性能和激光测试参数”的实验室感到失望。

　　实现可控核聚变点火的技术难度极大，即便是在占地超过三座足球场的国家点火装置也是如此。工程师们必须确保激光束分四级，每级均以极其精确的时间间隔逐次增强其强度，并在书纳秒的极短时间内发出，以便激发一个柱状空腔内产生X射线场，进而实现均匀内爆，这将压缩一个包含氘和氚的小球体，这两种氢同位素是核聚变反应的燃料。如果时间上或者激光强度递增梯度上出现哪怕最微小的失误也会导致内爆不均匀，从而造成点火失败。最近进行的实验中工程师们发现最后一级激光脉冲总是会比预期的时间慢一些。

　　在最新的实验中工作人员们再黄金中掺入贫铀材料制成靶标空腔，用以替换先前使用的全黄金质地空腔。之前在罗切斯特大学进行的实验显示采用这种混合材料将对改善实验结果产生积极的影响。

　　柯宁表示此次实验的成败将不会对核武器的表现产生直接影响。不过他也表示此次点火试验中提供的数据将会使国家点火装置目前本已处于很高水准的核武储备管理水平得到进一步的加强。

　　2012年7月5日，科学家用192束激光向装有氘氚混合物的贫化铀微型靶丸发射了1.8MJ、500TW激光能量——这是至今为止所达到的最高能量及功率。

　　实验结果表明，距激光器达到实现点火所需的条件指日可待。NIF的负责人说：“此次点火实验达到了前所未有的水平，这确保了激光器将在实现聚变的必要设计指标下运行。”

　　尽管尚未进行点火演示，演示时间也并未确定。但据加州NIF设施的官员称，他们已完成了实现目标所需进程的75%。

　　“我们所收集的所有实验数据资料表明，我们离实现点火的目标已经近在咫尺，且并未发现影响点火的关键性问题”他们说道，“我们可能在未来的几个月或更长时间里获得重大成就。无论如何，这相比原定项目计划中的50年期限将大大缩短。”

　　虽然科研团队并未对激光聚变点火这一重要事件制定出准确时间，但激光聚变能负责人Mike Dunne今年早些时候曾说，点火可能在2012年年内实现。

　　Dunne在今年1月举办的SPIE美国西部光电展（Photonics West）发言时说：“我们现在有信心宣布，聚变点火将在未来的6-18个月内实现。”