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中美俄三国激光核聚变装置透析:神光装置更具前景

  在1963年,诺贝尔奖金获得者巴索夫和克罗兴院士曾经提议用激光点燃热核燃料。过了半个世纪,学者们对热核合成的兴趣并未稍减。去年,俄罗斯宣布将建造世界上功率最大的激光装置,地点可能选在下诺夫哥罗德州的萨罗夫科技园附近。

  与核裂变依靠原子核分裂释放能量不同,聚变由较轻原子核聚合成较重原子核释放能量,常见的是由氢的同位素氘与氚聚合成氦释放能量。与核裂变相比,核聚变能储量更丰富,几乎用之不竭,且干净安全。不过,操作难度巨大。

  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”。

激光核聚变示意图

  一、俄罗斯:世界最大功率激光装置

  报道援引全俄实验物理研究所科研负责人拉季·伊利卡耶夫的话说,美国已经拥有大功率激光装置,法国很快也将建成此类装置,“俄罗斯虽然起步较晚,但我们的装置将是全世界最好的”。

  据伊利卡耶夫介绍,俄激光装置将有360米长、10层楼高,设计功率为2.8兆焦,而美法此类装置的功率约为2兆焦。这一庞然大物建造时间为10年,估计需要投入450亿卢布(约合15亿美元)。

  他说:“国家领导人决定建造一个军民两用激光装置。在军事方面,它将用来进行高能物理和稠密热等离子体物理研究,为制造热核武器奠定基础。在民用方面,它将用来进行激光受控热核反应。现在世界上很多物理学家提出,这或许有助于制造未来的新能源。”

  未来俄罗斯最好的科研集体都将参加创建这个激光实验室的工作。科学家们把超级激光装置的建设称为是国家级项目。在2020年竣工之后,在这里将进行最广泛的研究。科学家们届时借助热核合成,将在实验室得到一亿度的高温。超级激光装置可以让人们进行与高温、高压和高密度有关的独一无二的实验,在这里将可以模拟核爆炸内部或是在太阳上所发生的过程。

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