物理学:科学家们制造出前所未有的1兆焦激光射击,融合点火!

物理学:科学家们制造出前所未有的1兆焦激光射击,融合点火!

物理学:科学家们制造出前所未有的1兆焦激光射击,融合点火!

劳伦斯利弗莫尔国家实验室位于加利福尼亚州利弗莫尔,位于旧金山以东约40英里处,位于阿拉米达县南部。

美国国家核安全局周三表示,美国科学家已经制造出具有前所未有能量水平的激光射击,这可能是核聚变的关键一步。

国家核安全管理局今天宣布,位于劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的国家点火设施(NIF)的科学家已经成功地将激光能量的历史水平——超过1兆焦耳——传递给了几十亿分之一秒的目标。并证明了实现聚变点火所需的目标驱动条件。这大约是世界上任何其他激光组所能提供的能量的30倍。

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激光的峰值功率在几十亿分之一秒内传递,大约是美国在任何给定时间使用的500倍。

国家电视台管理员托马斯·德阿戈斯蒂诺说:“打破巨型屏障使我们更接近国家点火设施的融合点火,并展示了我们这个时代最大的科学和工程挑战之一所带来的机遇。” “NIF是我们库存管理计划中的一个关键组成部分,用于在没有地下核试验的情况下维持安全,可靠和有效的核威慑。这个里程碑就是我们国家在核安保方面的投资如何在其他领域产生效益的一个例子,从能源技术的进步到更好地了解宇宙。

为了展示融合太阳和恒星的能量,NIF将192个强大激光束的能量聚焦到一个铅笔橡皮擦大小的圆柱体中,圆柱体内有一个充满氘和氚的微小球形靶,两个同位素的氢。在气缸内部,激光能量被转换成X射线,压缩燃料直到达到超过2亿华氏度的温度并且压力比地球的大气压力高出数十亿倍。燃料舱的快速压缩迫使氢原子核熔化并释放比引发反应所需的激光能量多许多倍的能量。

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这项实现聚变点火的实验计划被称为国家点火运动,由国家核安全局主办,是LLNL,洛斯阿拉莫斯国家实验室,激光能量学实验室,通用原子学,桑迪亚国家实验室以及众多其他国家实验室和大学。

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NIF激光系统是世界上唯一的兆焦耳激光系统,于2009年6月开始向目标射击所有192个激光束。为了表征在激光能量增加时在目标气缸内实现的X射线驱动,这些第一次实验是在较低的激光能量和较小的目标上进行的,而不是用于点火实验。这些目标使用充气胶囊作为融合燃料胶囊的替代品,将用于2010年点火活动。1 MJ射击代表了首次使用点火标度目标的这些实验的高潮。

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这些早期测试表明,NIF的激光束可以有效地传递到目标,并且能够在目标气缸中产生足够的X射线能量以驱动燃料内爆。用替代胶囊实现的内爆也已经显示出具有良好的对称性,可通过各种技术调节。下一步是转向类似点火的燃料胶囊,该燃料胶囊需要燃料在燃料舱内的冷冻氢层(零下425华氏度)。NIF目前正准备在2010年夏天开始使用点火式燃料胶囊进行实验。

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“这一成就是一个重要的里程碑,展示了NIF集成激光系统的功能和可靠性,精确目标以及开始点火实验所需的科学诊断的整合,”NIF主任Ed Moses说。“NIF已经证明它可以持续提供今年晚些时候进行点火实验所需的能量。”

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NIF是世界上最大的激光设备,是第一个在实验室环境中实现聚变点火和能量增益的设施。


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