美“人造太阳”核聚变装置输出创纪录能量

　　核聚变是一种核反应形式，可释放出巨大的能量，目前科学家正在研究可控核聚变的装置，试图将其作为未来的新型能源，研究人员估计一公斤的核聚变燃料释放出的能量相当于1000万公斤化石燃料，美国家点火装置（NIF）的科学家就已经对核聚变自持反应所需的聚变点火条件的研究，对自持反应的深入调查是打开可控核聚变大门的第一步，科学家们第一次通过这样的过程产生了比以前更多的能量，建造可控核聚变反应堆又进了一步。

　　核聚变被认为是未来人类使用的先进能源之一，在许多科幻小说中提到了通过便携式核聚变堆获得能量的一幕，核聚变也是 宇宙 中非常常见的能量释放形式，我们的太阳就是通过核聚变产生源源不断的能量，如果我们能实现对核聚变过程的精密控制，就可能为全世界提供廉价的能源，但是有研究人员本世纪内可能还无法实现使用上廉价核聚变能量的想法。到目前为止，数个世界级的实验室正在研制可控核聚变技术，实验堆产生的能量比我们投入的能量少得多，用其进行发电显然不行。根据英国广播公司报道，位于加利福尼亚州利弗莫尔国家点火装置（NIF）的科学家目前已经能够实现能量的“收支平衡”。

　　国家点火装置拥有192具世界上最强大的激光器，形成相等数量的激光，并在极短的时间内同时激发并命中中央的“燃料球”，后者被瞬间加热到数百万度，这一过程就是“点火”，形成核聚变反应后就可以产生能量，以往的实验中“点火”反应后形成的能量还不及激光器输入的能量，但这一次科学家首次实现了释放能量大于消耗的燃料，其意义是不言而喻的。

　　利弗莫尔国家点火装置是美国能源部下属的国家核安全管理局的核心项目，靶室重达130吨，通过192束激光“轰击”球形聚变燃料靶件，整套装置极为复杂，是一座超级激光核聚变点火装置，轰击开始后的核心温度达到数亿度数量级，压力超过1000亿倍的地球大气压，核聚变被认为是宇宙中先进文明必须掌握的能源形式，太阳和其他恒星一样都使用核聚变向周围宇宙空间中不断辐射能量。

　　法国激光核聚变“升级”中

　　在核聚变领域一直处于下风的欧洲可能也会因此变得扬眉吐气。

　　法国价值30亿欧元的激光核聚变反应实验室将在反应室中置入兆焦级激光。

　　对于任何一个熟悉激光核聚变的研究人员来说，参观兆焦耳激光器（lasermégajoule，以下简称LMJ）——去年刚在法国大西洋沿岸建成的一项耗资30亿欧元的研究装置，都会产生一种似曾相识的错觉。现场所见和美国加利福尼亚州国家点火装置（NIF）可谓“一模一样”。

　　LMJ的占地面积和NIF一样，都约为一个体育场大小，都是闪亮的白色金属框架，同样的方形束射管与10米宽的反应室。不同的是，这里的咖啡品种更加丰富，安全管制没有那么苛刻，参观者可访问的地方更大、可获得的信息量更多。然而，整体来看走进lmj的大门就像踏入了美国劳伦斯利物莫国家实验室——这是另一个运行NIF的核武器实验室，只不过这个世界由法国控制。

　　在NIF与LMJ的武器研究实验中，研究人员通过把燃料胶囊包裹在一个金属壳中间接向内引爆胶囊，这种金属壳可以通过激光加热，反过来再用x光炸裂胶囊。这种方法具有一些优势，它可以使激光束的瑕疵变得平滑，而且x光在向内爆破过程中比紫外线更具优势，但是它却使目标变得复杂与昂贵，这不是科学家想要的产生能量的方式。NIF研究人员也曾努力让这一方式发挥作用，但能量在转化成x光的过程中丢失了，而且向内爆破进展得也不顺利。

　　LMJ武器实验室外的研究人员想通过不同的方式解决问题。通过清除掉金属壳，并把激光束直接对准胶囊，可以避免复杂性以及把紫外线转化成x光时的能量丢失。为了得到平滑、对称的向内爆破，很多科学家建议以较慢的速度推动这一过程。但这样一来压缩燃料又不能加热到足够高的温度让核燃料自行运转；仍需要另外的点火装置启动聚变堆。

　　一种可能解决的办法是快速点火，日本大阪大学是该领域的先驱，该方法是利用快速、高能量激光脉冲来点火——petal可以制造这种脉冲。过去十年，IFE研究人员提出了建设一个以快速点火为基础的示范性IFE反应堆“hiper”。然而，由于NIF远未达到点火的能力，该计划就没有了动力，但其支持者希望通过LMJ—petal组合给予其新动力。

　　近日在功率相对较低的装置上的实验已经表明，petal或许不能发出猛烈一击来触发快速点火。但纽约罗切斯特大学引导的另一项选择或许可以挽救困局。这种名为“冲击点火”的技术像其他技术一样，也是用来自主激光器的激光脉冲挤压燃料胶囊。但是在挤压最后，激光会突然增加能量，产生一种冲击波，并传递至燃料中心。当冲击波抵达反应堆中央时，突然增加的压力可以激活反应堆。“通过omega装置（罗切斯特大学的激光器）所做的实验和其他地方的一些实验都很鼓舞人心，在这个阶段（冲击点火）所需要的激光条件看起来比快速点火更有前景。”英国中央激光研究所核聚变研究人员chrisedwards说。