據New Atlas報道,美國海軍(jun) 研究實驗室(NRL)正在開發一種氟化氬(ArF)激光器,有朝一日可能使核聚變發電成為(wei) 實用的商業(ye) 技術。這種寬頻紫外線激光器被設計為(wei) 具有最短的激光波長,可以擴展到為(wei) 自持核聚變反應提供動力。

許多研究人員稱核聚變能源為(wei) 改變遊戲規則的技術。事實上,在任何可預見的時間範圍內(nei) ,從(cong) 氫氣中產(chan) 生任何所需數量的清潔能源的能力將以我們(men) 無法想象的方式從(cong) 根本上改變人類文明。
盡管研究人員可以重新創造太陽內(nei) 部的條件,在地球上產(chan) 生核聚變反應,但這些都被限製在氫彈和實驗室實驗中,在那裏,創造核聚變反應所需要的能量比研究人員能得到的要多--盡管最近的實驗越來越接近扭轉這一局麵。

過去75年的目標是產(chan) 生超過1億(yi) 攝氏度的溫度和點燃聚變反應所需的壓力,並產(chan) 生足夠的剩餘(yu) 能量來維持它。這本身將是一項重大成就,但該技術還必須能夠無限期地維持反應,同時也要足夠便宜,反應堆要足夠小,這樣才能實用。
NRL的ArF激光器是為(wei) 一個(ge) 基於(yu) 慣性約束核聚變(ICF)原理的測試設施而設計的。在這種情況下,一個(ge) 氘或氚的珠子(它們(men) 是氫的重同位素)被多個(ge) 激光器發射,在幾分之一秒內(nei) 加熱和壓縮它,以至於(yu) 氫原子內(nei) 爆,融合在一起,並釋放出巨大的能量。

新的深紫外激光器,也被稱為(wei) 激光驅動器,據稱能以更高的效率將能量轉移到燃料珠上,並產(chan) 生更高的溫度以產(chan) 生內(nei) 爆現象。NRL的科學家們(men) 利用輻射流體(ti) 力學模擬說,性能可以提高100倍,效率達到16%,而下一個(ge) 最高效的氟化氪激光器的效率隻有12%。
由於(yu) 這些改進,ArF激光器可以導致更小和更便宜的聚變電站。然而,該團隊強調,在核聚變與(yu) 國家電網相連之前,還有很長的路要走。該激光器將需要為(wei) 一個(ge) 實用的工廠提供所需的能量、重複率、精度和十億(yi) 次的可靠性。

為(wei) 了實現這一目標,該實驗室正在進行一個(ge) 三階段的計劃,第一階段致力於(yu) 氬氦激光器的基礎科學和技術。隨後是第二階段,該階段將專(zhuan) 注於(yu) 建造和測試一個(ge) 完整的高能ArF激光器,然後是第三階段,將建造一個(ge) 由20至30個(ge) 激光器組成的內(nei) 爆設施。
NRL的研究物理學家Steve Obenschain博士說:“這些優(you) 勢可以促進開發尺寸適中、成本較低的聚變電站模塊,在激光能量低於(yu) 1兆焦耳時運行。這將極大地改變現有的關(guan) 於(yu) 激光核聚變能源太昂貴和發電廠太龐大的觀點。”
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