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2013年9月27日，美國勞倫斯·利弗摩爾國家實(shí)驗室?jiàn)W馬爾·哈利肯(Omar Hurricane)教授與其科研團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(shí)現了燃料增益。這是實(shí)現慣性約束核聚變關(guān)鍵性的一步。該實(shí)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)內爆和燃料壓縮。慣性約束聚變的獨特優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)射器和聚變反應堆的分離，從而可以安全便捷地維護發(fā)射器和包層(blanket)。
聚變反應堆系統示意圖 實(shí)驗調整了激光束的進(jìn)入形式，增強內爆的穩定性。在2013年11月19日最新的實(shí)驗中，NIF(美國國家點(diǎn)火裝置)的192束激光將1.9 MJ熱量送入環(huán)空器，在環(huán)空器內部產(chǎn)生近1億攝氏度高溫(比過(guò)去高50%以上)和1千萬(wàn)個(gè)大氣壓強。聚變燃料釋放能量17.3 kJ，大約為以前紀錄的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(shí)驗，聚變釋放出的α粒子被滯留在聚變燃料中，引發(fā)自加熱，提供了極大的能量，接近總能量收益的一半。 科研團隊相信，這種自加熱將對實(shí)現“點(diǎn)火”(穩定核聚變)起到關(guān)鍵作用。 NIF實(shí)驗的成功驗證了之前的假設，內爆引起的塑料外殼不穩定是過(guò)去能量收益達不到計算機模型預期的根源。 但是，目前取得的成果距離真正的“點(diǎn)火”尚有距離，去年11月19日的實(shí)驗僅達到勞森判據(反應器自行發(fā)生穩定核聚變的條件)的一半。此外，目前依靠入射激光波長(cháng)對內爆的形狀的控制仍未被完全理解，實(shí)驗采用的模式來(lái)自實(shí)踐經(jīng)驗。 哈利肯教授表示，對入射波長(cháng)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果。 新的激光模式能實(shí)現穩定核聚變嗎？大概只有時(shí)間會(huì )告訴我們答案。 |
