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2010年或将成为热核元年

2010-03-21吴江滨

物理通报 2010年2期
关键词:实验

2010年1月28日《科学快讯》(《科学》网络版):美国NIF(国家点火装置)项目组成员发表题为“Symmetric Inertial Confinement Fusion Implosions at Ultra-High Laser Energies”(在高强激光作用下的均衡惯性约束核聚变内爆)的论文.论文说NIF项目组成功地实现了0.7 MJ间接作用黑腔(hohlraum黑体辐射腔)实验的均衡靶囊内爆.从实验数据看,该实验装置完全满足惯性约束核聚变的点火实验条件.

所谓惯性约束核聚变(ICF)是把氘和氚的混合物装入直径约几mm的小球内(黑腔).从外面均匀射入高强度激光束或粒子束,使球体在极短的时间内(10-12s)因吸收能量而达到极高的温度(MK)向外蒸发;受高速蒸发的反作用,球面内层向内挤压(反作用力是一种惯性力,靠它使气体约束,所以称为惯性约束),小球内氘氚混合物受挤压而温度急剧升高.当温度和压力达到核聚变所需要的点火条件时,小球内氘氚混合物就会发生聚变反应,释放出大量能量.如每秒钟发生三四次这样的爆炸并且连续不断地进行下去,所释放出的能量就相当于百万千瓦级的发电站.

在此之前,实现惯性约束核聚变的一项关键性难题就是解决黑腔内爆的均衡性;如果内爆不均衡,就如同有破洞的气球,温度和压力都升不上去,就不能满足核聚变的要求.之前的黑腔实验中内爆形状如同“薄饼”.NIF项目组的突破就是让“薄饼”变成各向均衡的圆球.长期以来,惯性约束核聚变研究面临激光与等离子体的相互作用的稳定和均衡难题,等离子体的非均衡性让激光出现散射从而分散了激光的……

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