世界最大激光器有望年底聚變點火

2010-02-02 15:42

在國家點火裝置中進行聚變實驗，這一過程共分為兩個階段。首先，激光束將被發射進這個被稱為空腔的金屬圓柱體的兩端，該空腔中有一個聚變燃料球。在大約15納秒的時間內，空腔的溫度將達到330萬攝氏度，從而引起X射線密集爆發。這種爆發將目標物質內核壓縮到聚變反應所需的密度，從而使物質發生了內爆現象。

據英國《新科學家》網站報導，美國勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室科學家近日利用世界上最大的激光器「國家點火裝置」進行的一項實驗取得了重大突破，實驗中激光束成功地將目標物質壓縮成球體。這次實驗的成功標誌著國家點火裝置正在向實現聚變反應點火的目標邁進。

據瞭解，國家點火裝置如果實現聚變反應點火，它所產生的能量將比激光所輸出的能量要多得多。在國家點火裝置中，激光被用來加熱聚變燃料球直到其爆炸。在這一過程中，燃料球內核被加熱和壓縮，最終達到核融合所需要的高溫和高壓。

此前的實驗大都被不規則的內爆現象所干擾，這種不規則內爆浪費了大部分的輸入能量。但是近來，美國勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室科學家布萊恩-麥克高文所領導的研究小組已經成功地利用國家點火裝置將目標物質壓縮成球體，而不是壓縮成薄烤餅形狀或者其他畸形的形狀，從而為將來的聚變嘗試鋪平了道路。擁有192束激光束的國家點火裝置於2009年開始正式投入運營。

研究小組所使用的目標物質並沒有包含聚變反應的關鍵成分(即氫的兩個同位素氘和氚)。但是，這些目標物質的對稱內爆現象表明，國家點火裝置應該 能夠以1.2至1.3兆焦耳能量的激光脈衝點燃聚變反應，這一能量遠遠低於國家點火裝置所能夠達到的1.8兆焦耳的全部能量。國家點火裝置負責人傑夫-衛索夫表示，「根據從實驗中所看到的結果，我們認為我們正在邁向聚變點火的路上。」

去年，研究人員逐步地提高了激光的輸出能量，並最終達到了超過1兆焦耳的總能量。現在，他們又在10厘米厚的鋁靶室裡增加了新的設備，並且安裝了巨型水泥門，用以容納在未來聚變實驗中所產生的中子。

數個月後，科學家們將開始測試一系列新目標，用以評估激光束的交互作用和壓縮能力。如果一切順利的話，在今年年底他們可能會嘗試聚變點火實驗。