帖子
勛章
關(guān)注
任務(wù)
激光核聚變反應(yīng)堆里程碑：燃燒等離子體  在美國國家點(diǎn)火裝置的目標(biāo)艙內(nèi)，192束激光束集中在花椒大小的聚變?nèi)剂闲緣K上。圖片來源：LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LABORATORY 自熱的關(guān)鍵是燃燒所有的燃料和獲得失控的能量增益。負(fù)責(zé)勞倫斯利弗莫爾核聚變項(xiàng)目的Mark Herrmann表示，模擬試驗(yàn)表明，一旦NIF達(dá)到閾值，它將更容易點(diǎn)火。英國帝國理工學(xué)院慣性聚變研究中心副主任Steven Rose表示，他們正在擺脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，開始嘗試新事物。 長期以來，核聚變一直被認(rèn)為是一種無碳能源，它以現(xiàn)成的氫同位素為燃料，不會產(chǎn)生長期存在的放射性物質(zhì)，但這仍然是一個遙遠(yuǎn)的夢想。 NIF和其他慣性聚變裝置不同，它更像一個內(nèi)燃機(jī)，通過小型燃料芯塊的快速爆炸產(chǎn)生能量。點(diǎn)火試驗(yàn)的前3年里，每一次發(fā)射只產(chǎn)生約1千焦的能量，低于x射線脈沖注入膠囊的21千焦能量，也遠(yuǎn)低于最初激光脈沖的1.8兆焦能量。 點(diǎn)火失敗后，NIF研究人員加強(qiáng)了診斷儀器，增加了更多的中子探測器，以便從三維角度看到核聚變反應(yīng)發(fā)生的地方。他們還調(diào)整了四束激光，在內(nèi)爆后瞬間產(chǎn)生高功率、超短脈沖，以蒸發(fā)目標(biāo)附近的細(xì)導(dǎo)線。這些導(dǎo)線就像一個x射線閃光燈，能夠在燃料壓縮時探測到它。 研究人員用更敏銳的視覺追蹤到了爆炸燃料丸的能量泄漏。其中一個發(fā)生在發(fā)射前，一根細(xì)管向太空艙注入燃料的地方，其他泄漏可以追溯到膠囊的塑料外殼。因此，研究人員改進(jìn)了制造工藝，以消除缺陷。美國羅徹斯特大學(xué)激光能量學(xué)實(shí)驗(yàn)室Mingsheng Wei表示，這種改進(jìn)后的診斷方法“確實(shí)能幫助科學(xué)家了解需要改進(jìn)哪些方面”。 經(jīng)過不斷改進(jìn)完善，NIF已多次達(dá)到接近60千焦的產(chǎn)量。但是Herrmann表示，最近美國物理學(xué)會等離子物理分會討論的一個例子已經(jīng)超過了這個數(shù)字，預(yù)計(jì)將在100千焦左右。 Herrmann認(rèn)為，團(tuán)隊(duì)還需要嘗試更多的技術(shù)，每一種技術(shù)都可以將溫度和壓力提高到足以維持等離子體燃燒和點(diǎn)火的水平。如果還不夠，那下一個選擇將是提高激光能量。NIF研究人員已經(jīng)對其中四個束線進(jìn)行了升級測試，并成功地獲得了能量提升，如果升級應(yīng)用到所有束線上，將使整個設(shè)備接近3兆焦耳。 當(dāng)然，這些升級需要時間和資金。NIF和其他核聚變科學(xué)家正在焦急地等待美國國家核安全管理局的審查結(jié)論。Herrmann表示，將盡其所能推進(jìn)NIF。 |
