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激光聚变突破带来更大的能量爆发

2023-09-26 09:20:49  来源:激光网原创    

  近日,加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置的科学家们通过用 192 束激光轰击氢气丸,产生了一阵能量,短暂地再现了为太阳提供动力的聚变过程。这是去年 12 月的一次实验的重复,但这次科学家们产生了更多的能量,与入射激光的能量相比,增益几乎是原来的两倍。

  “我们再次重复点火,”利弗莫尔激光聚变项目副主任理查德·汤恩在接受采访时说。周一,他在丹佛举行的一次会议上就 7 月份的实验发表了演讲。

  利弗莫尔的研究结果燃起了人们的希望:有一天,核聚变可以用来产生大量的电力,而不产生温室气体或长寿命的放射性废物。

  去年 12 月的实验产生了约 3 兆焦耳的能量,相当于约 1.5 磅 TNT,或者说是入射激光能量的 1.5 倍,因此获得了旋风般的赞誉。这是第一次在实验室环境中发生聚变反应产生的能量超过启动反应所需的能量。7 月的实验与 12 月的实验基本相同。“我们预计会有类似的产量,”汤博士说。“大约三兆焦耳。”实际输出为 3.88 兆焦耳。好于预测的结果表明,通过一些调整,激光聚变可以变得更加高效。但微小的变化也可能导致融合失败。Town 博士说,一个月前的 6 月进行的聚变实验也预计会产生约 3 兆焦耳的热量,但实际上只产生了 1.6 到 1.7 兆焦耳的热量。本月最近的一次尝试,作为在不进行地下核试验的情况下维持核武器的努力的一部分,产生了略多于两兆焦的能量,与激光能量收支平衡。“我们没有对所有这些物质进行点火,这有点令人惊讶,”汤博士说。

  通过分析结果,利弗莫尔的科学家现在认为他们更好地了解了正在发生的事情。其一,192 个激光器并不完美。“每次发射激光时都会有一些变化,”汤博士说。激光能量并没有达到完美平衡来压缩氢燃料胶囊,而是轻微的不平衡会将胶囊推向一个方向。一些能量损失了,向内的内爆不会对氢气加热太多。影响聚变反应的燃料舱也有细微的变化。计算机模拟现在表明输出能量的范围可能很大。“它可能会降至 1.4 兆焦耳,”Town 博士说。“如果星星对齐并且一切正常,它可能会达到七兆焦耳。”

  加利福尼亚州门洛帕克 SLAC 国家加速器实验室的科学家齐格弗里德·格伦泽 (Siegfried Glenzer) 几年前领导了利弗莫尔设施的初步聚变实验,他在谈到 7 月份的进展时表示:“事实上,最后一次发射的增益已经上升这是令人鼓舞的消息,表明当前的内爆尚未完全优化。”国家点火装置即将开始一系列新的实验,其目的是更一致地产生更高的聚变产量。该设施激光器的能量从 2.05 兆焦耳升级到 2.2 兆焦耳。最新进展发生在上次从 1.9 兆焦耳升级之后。额外的能量预计将带来进一步的改进。“如果你能有效地将更多的能量耦合到热点,你应该会获得更多的产量,”汤博士说。“你可以用更大的锤子来做到这一点。

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