國家點火裝置”產(chan) 生最強激光的幾大步驟:
1、安裝球形外殼
為(wei) 了產(chan) 生聚變所必須的高溫和高壓,“國家點火裝置”將匯聚其所有192束激光束同時射向一個(ge) 氫燃料目標之上。“國家點火裝置”呈球形,直徑約為(wei) 10米,重約130噸。裝置內(nei) 有一個(ge) 目標聚變艙,點火實驗就發生於(yu) 目標聚變艙內(nei) 。整個(ge) 球體(ti) 由18塊鋁材外殼拚接而成,每塊外殼均約10厘米厚。球體(ti) 外殼上正方形窗口就是激光束的入口,而圓形窗口則是用來安裝和調節診斷裝置,診斷裝置共有近100個(ge) 分片。
2、用調節器調整靶位
這是目標聚變艙內(nei) 部的照片。激光束通過外殼上的入口進入目標艙,把將近500萬(wan) 億(yi) 瓦特的能量瞄準於(yu) 位置調節器的尖端。圖中右側(ce) 的長形帶有尖端的物體(ti) 就是位置調節器,每次實驗的目標氫燃料球就置放於(yu) 尖端之上。當所有激光束全部投入時,“國家點火裝置”將能夠把大約200萬(wan) 焦耳的紫外線激光能量聚焦到小小的目標氫燃料球之上,它比此前任何激光係統所攜帶能量的60倍還要多。當激光束的熱和壓力達到足以熔化小圓柱目標中氫原子的時候,所釋能量要比激光本身產(chan) 生的能量更多。氫彈爆炸和太陽核心會(hui) 發生這類反應。科學家相信,總有一天通過核聚變而不是核裂變會(hui) 產(chan) 生一種清潔安全的能源。
3、將燃料放入燃料艙(圓柱體(ti) )
進入“國家點火裝置”的所有192束激光束都將被引向圖中這個(ge) 鉸筆刀大小的圓柱體(ti) 。該圓柱體(ti) 中將裝有聚變實驗所使用的目標燃料,目標燃料就是約為(wei) 豌豆大小的球狀冰凍氫燃料。實驗時,激光束將通過各自窗口進入目標艙內(nei) ,從(cong) 各個(ge) 方向壓縮和加熱氫燃料球,希望能夠產(chan) 生自給能量的聚變反應。曾經有不少科學家認為(wei) 可控核聚變反應是不可能實現的。近年來,科學家找到了一些點燃熱聚變反應的方法,美國研究人員找到的方法是利用高能激光。雖然科學家們(men) 也嚐試了其他種核聚變發生技術,但從(cong) 已完成的實驗效果看,激光技術是目前最有效的手段。除激光外,利用超高溫微波加熱法,也可達到點燃核聚變的溫度。
4、壓縮並加熱燃料
所有激光束進入這個(ge) 金屬艙內(nei) 部時,他們(men) 將產(chan) 生強烈的X光線。這些X光線不僅(jin) 僅(jin) 可以把豌豆大小的氫燃料球壓縮成一個(ge) 直徑隻有人類頭發絲(si) 截麵直徑大小的小點,它還能夠將其加熱到大約300萬(wan) 攝氏度的高溫。盡管激光的爆發隻能持續大約十億(yi) 分之一秒,但物理學家們(men) 仍然希望這種強烈的脈衝(chong) 可以迫使氫原子相互結合形成氦,同時釋放出足夠的能量以激活周圍其他氫原子的聚變,直到燃料用盡為(wei) 止。在激光點火裝置內(nei) ,一束紅外線激光經過許多麵透鏡和凹麵鏡的折射和反射之後,將變成一束功率巨大的激光束。然後,研究人員再將該激光束轉變為(wei) 192束單獨的紫外線激光束,照向目標反應室的聚變艙中心。當激光束照射到聚變艙內(nei) 部時,瞬間產(chan) 生高能X射線,壓縮燃料球芯塊直至其外殼發生爆裂,直到引起燃料內(nei) 部的核聚變,從(cong) 而產(chan) 生巨大能量。
5、用磷酸二氫鉀晶體(ti) 轉換激光束
激光束在進入目標艙內(nei) 之前,必須要先由紅外線轉換成紫外線,因為(wei) 紫外線對加熱目標燃料更為(wei) 有效。激光轉換過程必須要使用磷酸二氫鉀晶體(ti) 。圖中的這塊磷酸二氫鉀晶體(ti) 重約360公斤。首先將一粒籽晶放入一個(ge) 高約2米的溶液桶中,經過兩(liang) 個(ge) 月的培養(yang) 才可形成如此巨型的晶體(ti) 。然後將晶體(ti) 切割成一個(ge) 個(ge) 截麵積約為(wei) 40平方厘米的小塊。“國家點火裝置”共需要大約600多塊這樣的晶體(ti) 小塊。“國家點火裝置”將被用於(yu) 一係列天體(ti) 物理實驗,但是,它的首要目的是幫助政府科學家確保美國“老年”核武器的可靠性。“國家點火裝置”項目的建造計劃於(yu) 上世紀90年代早期提出,1997年正式開始建設。
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