論文--激光聚變的回顧與展望-wenkub.com
2025-05-31 22:58 本頁(yè)面
【正文】 但 我們 都知道的一點(diǎn) 是 ： 一 日不掌握可控核聚變，“能源枯竭”這柄達(dá)摩克利斯之劍就一日在頭頂高懸。 可控 核聚變應(yīng)當(dāng)是目前 世上為數(shù)不多 的 ， 投入 資金 、技術(shù)難度和潛在收獲都無(wú)比高昂的先進(jìn)科技之一。最近，歐洲計(jì)劃建造面向聚變能的激光聚變裝置 HiPER，采用直接驅(qū)動(dòng)方式，點(diǎn)火方式主要為更高效的快點(diǎn)火或者沖擊點(diǎn)火。 中國(guó)的神光 III 裝置釆用的是間接驅(qū)動(dòng)方式，但受限于其驅(qū)動(dòng)裝置的輸出能力，主要目的為探索和驗(yàn)證聚變過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。單束激光輸出能力為 ( ),脈沖寬度為 3ns，口徑為 36cmX 36cm。其驅(qū)動(dòng)器輸出能量為 ,運(yùn)行波長(zhǎng)為 μ m ， LMJ 的一個(gè)重要目的為進(jìn)行武器設(shè)計(jì)。 法國(guó)佬 的 LMJ LMJ 裝置采用的是間接驅(qū)動(dòng)方式 [34]， 60 束 (每束包含 4 個(gè)子束 )激光分為 6環(huán)以 176。 )和內(nèi)環(huán) (30176。點(diǎn)火裝置上已經(jīng)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)了部分指標(biāo)，但并非同時(shí)。 美帝 的 NIF 裝置 國(guó)家點(diǎn)火計(jì)劃采用間接驅(qū)動(dòng)的方法，將充 DT 燃料的靶丸被放置在高 Z 金屬柱腔內(nèi)部，通過(guò)將激光驅(qū)動(dòng)能量聚焦在輻射腔內(nèi)壁轉(zhuǎn)換成 X 射線以實(shí)現(xiàn)內(nèi)爆驅(qū)動(dòng)，如圖所示，入射激光的時(shí)間和空間分布被調(diào)制，從而將 DT 燃料制造成~1000g/cm3 的外殼層，包圍低密度的點(diǎn)火熱斑。下圖給出了以上三種點(diǎn)火方式對(duì)應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)示意圖。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。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。采用間接驅(qū)動(dòng)的目的在于其具有良好的 輻射 對(duì)稱性以及穩(wěn)定性，代價(jià)是其整體的能量效率較低。 代入 數(shù)值，計(jì)算之后，可以得到聚變條件要求 。 設(shè) 等離子體的約束時(shí)間為 τ則應(yīng)有 ： 得 ： 這就是 所謂的 Lawson 判據(jù)！ 由于激光約束核聚變的反應(yīng)在靶丸內(nèi)進(jìn)行 ，由此我們也可以得到更為實(shí)用的 ρ R 判據(jù)。 以 氘氚 為例 ，單位體積單位時(shí)間發(fā)生核聚變的次數(shù)為： 其中， 為 克羅內(nèi)克符號(hào)。 慣性約束聚變并不依賴外界的約束手段，而 是 依賴于物質(zhì)的慣性將聚變?nèi)剂显诤芏虝r(shí)間內(nèi)壓縮至高壓高密度的狀態(tài)以達(dá)到聚變點(diǎn)火的條件， 因此 可以說(shuō)慣性約束是一種脈沖的概念。 當(dāng)然 ，我們需要定量的推導(dǎo)。 曙光 據(jù)美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí) 驗(yàn)室 7 月 12 日?qǐng)?bào)告，美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置 7 月5 日發(fā)射了 192 束激光，并使其融合成了一個(gè)激光脈沖，產(chǎn)生了 500 萬(wàn)億瓦特峰值功率，這比美國(guó)在任何特定時(shí)刻內(nèi)使用的總電量還要高 1000 多倍，并且是人類歷史上發(fā)射的能量最大的激光脈沖。 第二代驅(qū)動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火為
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