論文--激光聚變的回顧與展望(編輯修改稿)
2024-07-10 22:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 避免有各種能量損耗，因此實際的判據(jù)應(yīng)該比以上結(jié)果大。但 上式 給了我們一個很好的半定量近似。 代入 數(shù)值，計算之后，可以得到聚變條件要求 。 一般情況下， 要實現(xiàn)聚變點(diǎn)火，熱核燃料需要達(dá)到高溫，高密度的狀態(tài)，具體來說需要滿足以下三個條件： 1) Lawson 判據(jù)： 2)等離子體溫度： 3) pr 乘積： 激光聚變 理論 對于激光慣性約束聚變，強(qiáng)激光或者 X 射線從各個方向 照射靶丸 ，激光或者X 射線燒燭聚變?nèi)剂?，一些燃料被向外拋出，與此同時另一部分燃料則向內(nèi)運(yùn)動壓縮剩余燃料直至滿足聚變點(diǎn)火條件，聚變發(fā)生，產(chǎn)生大量能量。 激光的驅(qū)動方式可以分為直接驅(qū)動和間接驅(qū)動。對于直接驅(qū)動方式，光束在立體角內(nèi)均勻地 輻射 燃料勒；對于間接驅(qū)動方式而言，光束 輻射 一個柱狀的黑腔，腔壁上涂有高 Z 材料用以產(chǎn)生 X 射線并以黑體 輻射 的方式 照射靶丸 。采用間接驅(qū)動的目的在于其具有良好的 輻射 對稱性以及穩(wěn)定性，代價是其整體的能量效率較低。 要實現(xiàn)聚變反應(yīng)需要滿足如下要求 : 耦合 到 靶丸 ，對驅(qū)動器而言這要求使用亞微米的波長和采用較低的光強(qiáng)防止燃料被提前加熱； 化點(diǎn)火參數(shù)高效地利用 耦合 到燃料的能量，等離子體約束的目的在于壓縮 靶丸 ，任何提前加熱都應(yīng)該被維持在最低限度內(nèi)； 輻射 的對稱性，保證中心點(diǎn)火的產(chǎn)生； :RayleighTaylor 不穩(wěn)定性。慣性約束聚變研究的終極目的為獲得高增益的聚變能 。 顯然要達(dá)到這種物質(zhì)狀態(tài)，需要外界提供強(qiáng)大的驅(qū)動源產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)來壓縮 靶 燃料。除了激光直接 輻射 能產(chǎn)生光壓之外，球型內(nèi)爆技術(shù)提供重要的增壓手段。一個典型的內(nèi)爆過程為：激光從各個方向均勻的 輻射靶丸 表面產(chǎn)生一層等離子體，激光通過等離子時，以逆初致和一些等離子效應(yīng)被吸收，最終形成燒燭壓。燒燭壓驅(qū)動等離子物質(zhì)向外噴射，另一部分等離子體會向內(nèi)聚心壓縮剩余燃料，最終達(dá)到點(diǎn)火的要求。目前研究的比較成熟的點(diǎn)火模型為中心點(diǎn)火模型。其 靶丸由外殼， 氘氚 冰燃料層以及低密度的 氘 氚 飽和蒸氣組成。激光驅(qū)動的脈沖形狀也經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，脈沖由能量較低但是脈寬較長的預(yù)脈沖以及脈寬較短，能量則高出幾十倍的主脈沖組成。預(yù)脈沖用于產(chǎn)生一個等熵壓縮的環(huán)境，主脈沖則用于形成中心熱斑。 除了上述的中心點(diǎn)火方案 ,較為新型的點(diǎn)火方式還有快點(diǎn)火和沖擊點(diǎn)火方案。下圖給出了以上三種點(diǎn)火方式對應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)示意圖。 人類的最新進(jìn)展 目前在運(yùn)行的以及在建的大型激光裝置有美國羅切斯特大學(xué)的 OMEGA 裝置，以及 LLNL 的 NIF 裝置， 法國 的 LMJ _，中國的神光裝置。 NIF 和 LMJ 設(shè)計采
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