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激光“核聚变点火”一周年:再创能量极限纪录!

2023-12-08 15:17:41     

  在过去的75年里,地球上的科学家和工程师一直梦想着重现太阳般的核聚变,这是一个宏大的目标。各种聚变方法投入了数百亿美元的资金,但长期以来未能实现"净能量收益"的重要里程碑。

  然而,一切在一年前改变了。

  2022年12月5日,位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的国家点火装置(NIF)取得了重大突破。这个世界上最大、能量最高的激光器,通过发射192束激光束,瞄准一个胡椒大小的目标,成功地在地球上产生了微小的"太阳"。这项实验通过向目标发射2.05兆焦耳的激光,产生了3.15兆焦耳的能量输出,这是几十年来的重大科学突破,聚变能量产出甚至多于点燃聚变燃料所需的激光能量。

  近期,美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的国家点火装置(NIF)再次创造了激光能量的新纪录。首次在点火目标上发射了2.2兆焦耳(MJ)的能量,并成功实现了点火,产生了NIF有史以来第二高的中子产量,为聚变能源的未来迈出了重要一步。

  对于核聚变,这些突破是关键的。提高激光能量可以解决诸如燃料舱缺陷或燃料热点不对称等问题。然而,挑战在于如何保护NIF珍贵的光学器件,使其免受碎片损害。NIF的运营经理表示,他们采取了多项措施来最大程度地控制损失,因为如果能量太大而没有适当的保护,光学系统就会受损。

  近期的改进措施包括在光束线上使用熔融二氧化硅碎片屏蔽,并在特定光束线上安装金属屏蔽,成功降低了损伤率。此外,还有新的抗反射涂层、处理技术以及光学回收回路容量的增加。这些措施中的一项新技术——灰边阻断剂——解决了一个迄今未知的问题。

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