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軍工航天新聞

國內外慣性約束核聚變----激光打靶點火裝置淺析

星之球科技 來源:騰訊科學2013-07-16 我要評論(0 )   

1992年7月,克林頓總統宣布美國延期暫停核試驗,同時責成能源部探索在不進行地下核試驗的情況下確保美國核彈頭先進、可靠和保密的其他途徑。1994財政年度,國防管理法規...

        1992年7月,克林頓總統宣布美國延期暫停核試驗,同時責成能源部探索在不進行地下核試驗的情況下確保美國核彈頭先進、可靠和保密的其他途徑。1994財政年度,國防管理法規要求能源部提交一項有關(guan) 美國核武器核心知識和技術資料安全管理的計劃。1994年11月,被稱為(wei) “國家點火設施”的激光核聚變計劃正式簽發,同時得到能源部“慣性約束核聚變”顧問委員會(hui) 的讚同,並於(yu) 1996年的國會(hui) 預算中獲得0.61億(yi) 美元的撥款。

 

  國家點火設施采用192束351納米波長的激光,總能量為(wei) 1.8兆焦。諾瓦聚變激光器的誕生地——勞倫(lun) 斯國家實驗室被認為(wei) 是國家點火設施最合適的選址。當時計劃1997年春開始建造,並希望於(yu) 2002年晚些時候建成使用,總預算為(wei) 10.74億(yi) 美元。

 

  法國“太陽神”及未來計劃

  自1986年以來,一個(ge) 被稱為(wei) “太陽神”的激光核聚變裝置就在法國開始運轉。

 

  太陽神由美國勞倫(lun) 斯國家實驗室工程設計,該實驗室和法國裏梅爾小組共同建造。因“師出同門”,係統與(yu) 諾瓦頗為(wei) 相似,以釹玻璃激光器為(wei) 基礎,3倍頻後在351納米處產(chan) 生脈寬1納秒的脈衝(chong) ,但脈衝(chong) 能量隻有8千焦。

 

  1994年,法國原子能委員會(hui) 和美國能源部簽署了一項美法共享兆焦級激光研究成果的雙邊協議。1995年5月,法國政府宣布,它將在波爾多市附近建造一個(ge) 自己的係統。該係統與(yu) 美國的國家點火設施類似,采用波長351納米的3倍頻釹玻璃激光器,60組共240束(每組4束)激光,總脈衝(chong) 能量為(wei) 1.8兆焦。原計劃也是1997年初開始建造,預計6~8年建成,耗資12億(yi) 美元。

 

  中國慣性約束核聚變研究

  慣性約束核聚變研究工作的三要素是,極高功率的激光係統,激光照射目標(靶)的物理特性及診斷設備。

 

  我國於(yu) 80年代較早時候研製成功國內(nei) 當時功率最高的釹玻璃固體(ti) 激光器,即被稱為(wei) “神光Ⅰ號”的裝置。1986年和1990年,在該裝置上先後進行了直接驅動和間接驅動熱核聚變實驗,它標誌著我國在該領域已進入世界先進行列。

 

  1993年,經國務院批準,慣性約束核聚變研究在國家863高技術計劃中正式立項。從(cong) 而推動了我國這一領域工作在上述三個(ge) 方麵更迅速地發展。首先表現在,由中國科學院和中國工程物理研究院聯合研製的功率更高的神光Ⅱ號固體(ti) 激光器問世,它在國際上首次采用多項先進技術,將成為(wei) 我國第九個(ge) 和第十個(ge) 五年計劃期間進行慣性約束核聚變研究的主要驅動裝置。與(yu) 此同時,曾為(wei) 我國在這一領域的研究與(yu) 發展立下汗馬功勞的神光Ⅰ號於(yu) 1994年光榮退役;另一方麵,比神光Ⅱ號技術更先進、規模更大的新一代固體(ti) 激光器的設計工作已經開始,有關(guan) 的多項單元技術已取得顯著進展,一些重要技術達到國際水平。此外,作為(wei) 另一種可能的驅動源,氟化氪準分子激光器的研究也取得重大進展。

 

 

 在靶物理研究方麵,建立了很多理論模型,進行了大量數值模擬,在神光裝置和星光裝置上所進行的物理基礎研究,對激光與(yu) 靶耦合、輻射場與(yu) 高溫高壓等離子體(ti) 特性、內(nei) 爆動力學和流體(ti) 力學不穩定性、熱核點火和增益燃燒等物理規律進行了係統研究,獲得了對靶物理規律較係統和深入的認識。

 

  診斷設備方麵,在原有基礎上積極研製、開發和引進一批高精度的儀(yi) 器,對物理測量起到了十分重要的作用。

 

  可以期望,我國激光領域的廣大科技工作者將發揚艱苦奮鬥的精神,最終實現慣性約束核聚變的點火燃燒,建成聚變核電站,為(wei) 我國經濟發展和人民生活提供最理想的能源。

 

  日本的“新激光Ⅻ”和拍瓦項目

  日本目前正在運轉的有代表性的裝置是大阪大學激光核聚變研究中心建造的“新激光Ⅻ”係統。

 

  隨著最近帕瓦(l帕瓦=10 *15瓦)激光器的迅速發展,該中心正在研究一種“高速點火”方法,其目標是力爭(zheng) 在21世紀初實現點火、燃燒和高增益化。

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