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2013年9月27日，美國勞倫斯·利弗摩爾國家實驗室奧馬爾·哈利肯(Omar Hurricane)教授與其科研團(tuán)隊在慣性約束核聚變領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展：核聚變釋放的能量第一次大于燃料吸收的能量，即實現(xiàn)了燃料增益。這是實現(xiàn)慣性約束核聚變關(guān)鍵性的一步。該實驗成果2月12日在《自然》期刊發(fā)表。 慣性約束核聚變的原理是把燃料芯塊的溫度提高，從而引發(fā)內(nèi)爆和燃料壓縮。慣性約束聚變的獨特優(yōu)點在于發(fā)射器和聚變反應(yīng)堆的分離，從而可以安全便捷地維護(hù)發(fā)射器和包層(blanket)。
聚變反應(yīng)堆系統(tǒng)示意圖 實驗調(diào)整了激光束的進(jìn)入形式，增強(qiáng)內(nèi)爆的穩(wěn)定性。在2013年11月19日最新的實驗中，NIF(美國國家點火裝置)的192束激光將1.9 MJ熱量送入環(huán)空器，在環(huán)空器內(nèi)部產(chǎn)生近1億攝氏度高溫(比過去高50%以上)和1千萬個大氣壓強(qiáng)。聚變?nèi)剂厢尫拍芰?7.3 kJ，大約為以前紀(jì)錄的10倍。
塑料外殼固定的環(huán)空器和氘氚燃料芯塊 相較以前的實驗，聚變釋放出的α粒子被滯留在聚變?nèi)剂现校l(fā)自加熱，提供了極大的能量，接近總能量收益的一半。 科研團(tuán)隊相信，這種自加熱將對實現(xiàn)“點火”(穩(wěn)定核聚變)起到關(guān)鍵作用。 NIF實驗的成功驗證了之前的假設(shè)，內(nèi)爆引起的塑料外殼不穩(wěn)定是過去能量收益達(dá)不到計算機(jī)模型預(yù)期的根源。 但是，目前取得的成果距離真正的“點火”尚有距離，去年11月19日的實驗僅達(dá)到勞森判據(jù)(反應(yīng)器自行發(fā)生穩(wěn)定核聚變的條件)的一半。此外，目前依靠入射激光波長對內(nèi)爆的形狀的控制仍未被完全理解，實驗采用的模式來自實踐經(jīng)驗。 哈利肯教授表示，對入射波長影響的進(jìn)一步理解和環(huán)空器物理性質(zhì)的改進(jìn)都將有助于取得理想結(jié)果。 新的激光模式能實現(xiàn)穩(wěn)定核聚變嗎？大概只有時間會告訴我們答案。 |
