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世界最大激光器遭遇“滑铁卢”后取得重大突破

2013-10-11 09:08
人在旅途20
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  据劳伦斯·利弗莫尔国家实验室报告称,世界最大激光器、被称为“人造太阳”的美国国家点火装置(NIF)正距离其目标越来越近,显示了一个可持续核聚变反应装置正在由梦想逐步成为现实。不过在设施达到高度稳定前,目前仍有一个显著障碍有待克服。相关论文发表在《等离子体物理学》杂志上。

  美国国家点火装置(NIF)(即激光聚变装置)是与中国“神光”计划类似的工程,由位于美国加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室研制。

  该计划自1994年开工以来延期了很多次,它最终的目标是2010年实现聚变反应,并达到平衡点,即激光在聚变反应中产生的能量大于它们所消耗的能量。

  该计划建造和运行花费超过35亿美元,容纳NIF装置的建筑物长215米,宽120米,相当于三个足球场。

  最终NIF于2009年5月在加州落成,融合了美国多家实验室的心血,迄今仍无人能挑战其世界上最大的激光聚变机器的身份。NIF有能力产生类似恒星内核的热与力,设计初衷本是用来模拟核爆,与罗切斯特大学激光器一样都属美国“无爆炸核试验”不可或缺之部分。但该装置也有较高的可用增益,让人们广泛注意到它更具魅力的一点——实现核能发电。人类能于实验室中获得“取之不尽用之不竭”核聚变能源,这在以前是想都不敢想的事。

  此次据NIF研究小组的报告,在“点火”中,工程师们已直接将NIF的激光对准了燃料球,燃料球中含有氘和氚原子,激光器随后以接近太阳中心的温度对原子进行加热。NIF惯性约束聚变副主任约翰·爱德华兹表示,他们需要在一个非常可控的方式下利用激光束快速加热(点火要求在十亿分之一秒内),使目标物的最外层发生爆炸,目标物的剩余部分在强烈内爆的驱使下,内部燃料瞬间压缩,形成冲击波,进一步加热中心区域的燃料,导致可持续性燃烧,产生巨大能量。实验“几乎已经成功”,但舱室却在极端的温度和压力下屡次过早破裂。

  约翰·爱德华兹称,为实现“点火”,他们已面对了相当多的挑战——足够的X射线强度、精确的能量传递等,但现在仍有一个关键障碍横亘于此。研究人员或将再做出一个在引燃点下能保持稳定的舱室。

  而据稍早时间劳伦斯·利弗莫尔实验室发布的消息称,NIF的重量级激光向核聚变能源迈出了“第一步”,192束激光束成功融合成一个单一脉冲,并爆发出难以置信的能量——1.8兆焦耳的能量和500万亿瓦的峰值功率,已比美国在任何特定时刻内消耗的总电量还要高1000多倍。

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