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解釋一下LLNL到底取得了什麽進步以及如何和核能發電之沒關係

(2022-12-13 09:18:46) 下一個

解釋一下LLNL到底取得了什麽進步以及如何和核能發電之沒關係

首先你要知道LLNL是什麽。LLNL是美國能源部下屬的國家試驗室,但是目的不是去搞什麽新能源。你們可以去看LLNL網頁關於它職能的介紹,說中心任務是為了服務於美國核安全機構NNSA所需要的對核武器有關機製,技術,和人才的維持。美國已經受核限製條約約束多年沒有進行原子彈實爆了,對核反應核爆炸的能力,核武器設計製造的能力,需要用摹擬裝置和計算來實現。而且需要養一批足夠水平的專業人員,省得他們改行或投奔敵國。這就是這個項目的意義。順便做點物理,那是副業。

世界各大國都在搞類似的東西,比如中國的神光。其他的國家實驗室比如SANDIA,LOS ALAMOS都是類似的。

那麽LLNL究竟做了什麽?

LLNL的NIF項目是一個192光束的巨型裝置,這些光束發出同步的納秒(1E-9)最後聚焦在一個毫米大小的靶子上把它的溫度升高到太陽的溫度來觸發聚變反應。這裏麵的等離子物理過程是很複雜的,需要很強的計算能力來理解和預測。靶子的結構是一個關鍵的因素。這次他們成功地把產生的中子能量從打到靶子上的光能量的0。72倍提高到1。2倍,是因為最近幾年的借助於數學模型設計了一係列靶子逐步提高中子效率。這不是根本技術的革命性的進步。

但是這一切跟核聚變發電沒什麽關係。

首先,這個1。2是從裝在裝置上的探測器測得的能量推算出來的。實際上不可能收集所有或者大部分中子的能量。那192路激光已經把周圍空間都占據了。

其次,這是個SINGLESHOT的試驗。每次打一個靶子,每次裝靶子需要精確的操作。NIF現在每年大概打不到500個這樣的靶子。要是“連續”運轉每秒若幹次的做法需要提高打靶速率10的4次方以上。照現在的激光技術全部光學器件不到一天都得換一遍因為強激光對器件的損壞。而NIF192光路每一路的成本都在百萬美元以上。

NIF就是個軍方背景科學研究的裝置,每年NNSA來檢查工作。激光壓縮聚變從一開始就不具備發電的實用前景。

那麽核聚變的前途何在呢,諸位去看一下環流器(托克馬克)這些年的進步。他們已經做到穩定等離子流運轉到秒數量級了,要是做到分鍾量級(也許還要幾十年),那就基本解決了物理問題,下麵要做的是工程的問題了,如何收集中子能量,如何延長裝置大修時間,等等。

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閱讀 ()評論 (6)
評論
席隸 回複 悄悄話 回複 '綠園紫竹' 的評論 : 人家要說你是外行呢……:)
chinomango 回複 悄悄話 謝謝。環流器(托克馬克)也科普一下?
紅米2019 回複 悄悄話 應該是已經超過了一分鍾。
dakinglaile 回複 悄悄話 能證明釋放的能量多於輸入的能量就不錯了。 用途嘛前麵寫得比較明白, 直接間接地都是和核武器有關吧。
borisg 回複 悄悄話 畢竟這個結果證實了一開始的樂觀的想法,也就是人為條件下能產生聚變反應。在一開始做這個預言的時候,不會想到在這五十年直到走到現在中間發現的各種問題。我這裏說了,這個機構是有軍事背景的,達到這個人工製造聚變的能力,維持它並且繼續發展,是有切實軍事目的的。比如新一代熱核武器的設計,現在就有了三維的用來研究的工具。外形,結構,點火引信爆炸壓力時間曲線對於最終當量的影響,都有極大的好處。

綠園紫竹 回複 悄悄話 既然和核聚變發電沒關係,那這個成果意義何在?
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