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巨激光需要改造才能实现核聚变

作者:冉贮谳    发布时间:2017-12-03 02:27:22    

杰夫赫赫特(图片来源:劳伦斯利弗莫尔国家实验室)有一种方法可以激发一颗恒星虽然世界上最大的激光器在通过核聚变生产清洁能源的道路上错过了一个关键的目标日期,但一个独立的审查小组表示,该技术有足够的希望继续这一任务 - 只需进行一些修改位于加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的美国国家点火设施(NIF)是用于研究核聚变反应的一系列激光器中的最新产品目标是有朝一日用更清洁,更安全的聚变反应取代铀核裂变,以驱动发电厂在恒星内部,核聚变将氢原子核挤压在一起,形成氦原子核,释放出巨大的能量恒星是如此巨大,它们可以承受由于高压引起的这些聚变反应在地球上,针对氢靶的快速激光脉冲应该能够产生类似的热量和压力在NIF的情况下,目标是达到所谓的点火 - 核反应产生的能量超过启动它所需的能量美国国会已设定截止日期为2012年9月30日以实现点火,这是NIF未能满足的要求现在,由美国国家研究委员会召集的审查小组已经为融合开发人员提出了一些建议,包括研究新型目标,不同的激光设计,甚至用重离子束代替激光 NIF的方法是在一个铅笔橡皮擦大小的金属外壳上发射192光束激光,拿着一团冰冻的氢气这会产生一束X射线,加热和压缩氢气,使核心在短暂的内爆中熔化当NIF在20世纪90年代建成时,计算机模型预测,提供1.8兆焦耳能量的短激光脉冲会产生点火所需的压力巨型激光器去年超过了这个能量水平,但仍然没有达到足够的压力在我们知道为什么NIF不足之前,专家组建议尝试其他选择,例如转换到不同类型的激光器例如,通过氪和氟的混合物发射电子束产生较短波长的明亮激光脉冲这种技术不太成熟,但如果它能够工作,它可能比NIF的激光更均匀地破坏目标开发人员也可能尝试更改目标 NIF设计用于在金属圆柱体上发射激光,因为这被认为是在氢球上均匀分布压缩能量的最佳方式但是新的光学技术直接在氢气上发射激光脉冲,并且仍然看到均匀的压缩该小组希望在NIF的能量水平上测试这种技术另一个建议是完全摆脱激光并从粒子加速器中发射重离子,类似于在瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机等设施中重建大爆炸的条件离子束可以像激光一样有效地将能量传递给目标,尽管目前我们可以实现的光束能量远远低于聚变所需的能量利弗莫尔激光聚变能源项目主任迈克邓恩赞扬了新报告继续支持惯性约束技术 - 加热和压缩目标的想法但这不是唯一被探索的途径位于英国Culham的欧洲联合环形车队和正在法国Cadarache建造的ITER试验反应堆的车队继续追逐磁约束,磁约束利用磁场将热氢气保持几秒钟只有时间会证明哪种方法(如果有的话)将是第一个在地球上建造恒星的方法更多关于这些主题:

 

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