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美俄日法四国激光核聚变最新进展及差异分析

2013-10-23 10:17
魏丁小陆
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  ——近日,第8届惯性聚变科学与应用国际会议(IFSA2013)在日本奈良召开。会议报道了激光聚变方面国际上的最新研究进展。

  以Ed. Moses为代表的美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研究团队报告了他们的最新研究进展。在2008年11月到2013年6月4日这四年多时间里,NIF打靶的总发次达到了1288次。通过这些实验,大大加强了对聚变物理的认识。2013年8月进行的最新实验中,利用NIF装置的1.7MJ的三倍频激光能量获得了3×10^15的中子产额,如果以能量计算,聚变反应输出能量约为8kJ。这表明在NIF上的激光聚变实验已接近α粒子加热(定义为中子产额翻倍)并接近实现激光聚变的科学意义上的得失相当(scientific break-even,定义为聚变输出能和聚变燃料得到的能量之比,按目前NIF上间接驱动聚变的实验条件,科学意义上的得失相当意味着聚变输出能量约为10.3kJ)。在这一实验中内爆速度为310km/s,ρR=0.85g/cm2,他们计划沿这一研究思路,实现内爆速度380km/s,ρR=1 g/cm2。

  同时,间接驱动物理诊断能力得到了极大提升。利用10keV X射线背光成像得到了赤道和轴向靶丸内爆形状。利用中子成像的能量分辨可将热斑区域从整个燃料区分离开来。

  其他研究包括为解决P2和P4不对称性,提出了充气和近真空两种黑腔设计方案,其中短脉冲、近真空黑腔实验取得了很好结果;为了使驱动激光脉冲缩短到5ns左右,考虑使用高密度金刚石(碳)烧蚀材料;橄榄形黑腔的设计逐渐成熟。

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