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2020年我国将演示实验室点火和热核燃烧

2013-03-08 01:06
安娜PARKER
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  “自从上世纪60年代初激光器问世以后,中、美、日、前苏联等国即着手激光驱动惯性约束聚变研究,50多年来,该研究已取得重要进展,目前正处在实验室演示热核点火和燃烧前夕。”贺贤土院士介绍。

  贺贤土院士是理论物理学家,浙江镇江人,1962年毕业于浙江大学物理系,中国工程物理研究院研究员,在中国核武器研究中作出了突出成绩。作为首席科学家,领导国家“863计划”惯性约束聚变主题专家组工作,为中国形成一个独立自主的惯性约束聚变研究体系作出了重要贡献。提出了较低温度下局部热动平衡点火发展到非局部热动平衡燃烧的模型。与研究群体一起获得中国首次间接驱动出热核中子的重要进展。

  热核聚变能源是人类理想的干净能源。目前,实现可控核聚变主要有两种技术途径。一种是用托卡马克装置开展“磁约束聚变”的研究,如国际热核聚变实验堆(ITER)计划;另一种就是ICF。ICF是利用高功率大能量驱动器(目前是激光器)提供能量,使含氘氚聚变燃料的靶丸发生内爆压缩和热核点火燃烧,释放高增益的聚变能。ICF研究除了应用于聚变能源之外,还可用于国防和基础科学研究。

国际热核聚变实验堆

  “实现聚变能需要经历实验室演示热核点火和燃烧、聚变发电演示和商用发电3个阶段。”贺贤土介绍,近年来,随着大能量激光器的建造和发展,将加快在激光核聚变上的实验进展。

  2010年9月以来, 美国在NIF上进行了国家点火攻关(NIC)实验:用192束激光,在约20纳秒脉冲内,输出0.3微米波长激光能量1.0—1.4兆焦耳,入射到直径和长度各约1厘米左右柱形黑腔内壁产生高温辐射;同时高温辐射作用在腔内放置的初始半径约1毫米的氘氚靶丸烧蚀层表面,使靶丸产生内爆压缩和热核点火聚变。

  贺贤土介绍,美国国家聚变点火装置计划首席科学家约翰-林达综合报告了在2010年9月到2011年9月财年的第一轮实验中,他们取得了过去50年ICF点火和热核燃烧探索以来的重要进展,包括取得了热斑内2微克氘氚燃料已达到增益为1的结果,具有里程碑意义。这一轮实验旨在了解点火过程流体力学等的分解研究,以掌握点火过程各种重要物理因素的数据和规律,为进一步演示实验室点火做准备。该团队认为他们已确认了达到点火的优化内爆的步骤。

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