?核聚變研究獲突破性進展

核聚變研究獲突破性進展

木椅蒸魚 發表於  2014-02-19 21:30

2013年9月27日，美國勞倫斯•利弗摩爾國家實驗室奧馬爾·哈利肯（Omar Hurricane）教授與其科研團在慣性約束核聚變領域取得突破性進展：核聚變釋放的能量第一次大於燃料吸收的能量，即實現了燃料增益，這是實現慣性約束核聚變關鍵性的一步。該實驗成果2月12日在《自然》期刊發表。

慣性約束核聚變的原理是把燃料芯塊的溫度提高，從而引發內爆和燃料壓縮。慣性約束聚變的獨特優點在於發射器和聚變反應堆的分離，從而可以安全便捷地維護發射器和包層（blanket）。

 

 

聚變反應堆係統示意圖。圖片來源：Nuclear Lecture Notes

實驗調整了激光束的進入形式，增強內爆的穩定性。在2013年11月19日最新的實驗中， NIF（美國國家點火裝置）的192束激光將1.9 MJ熱量送入環空器，在環空器內部產生近1億攝氏度高溫（比過去高50%以上）和1千萬個大氣壓強。聚變燃料釋放能量17.3 kJ，大約為以前紀錄的10倍。

 

 

塑料外殼固定的環空器和氘氚燃料芯塊。圖片來源：NIF

相較以前的實驗，聚變釋放出的α粒子被滯留在聚變燃料中，引發自加熱，提供了極大的能量，接近總能量收益的一半。科研團相信，這種自加熱將對實現“點火”（穩定核聚變）起到關鍵作用。NIF實驗的成功驗證了之前的假設，內爆引起的塑料外殼不穩定是過去能量收益達不到計算機模型預期的根源。

但是，目前取得的成果距離真正的“點火”尚有距離，去年11月19日的實驗僅達到勞森判據（反應器自行發生穩定核聚變的條件）的一半。此外，目前依靠入射激光波長對內爆的形狀的控製仍未被完全理解，實驗采用的模式來自實踐經驗。哈利肯教授表示，對入射波長影響的進一步理解和環空器物理性質的改進都將有助於取得理想結果。

新的激光模式能實現穩定核聚變嗎？大概隻有時間會告訴我們答案。