美国国家点火设施在激光核融合上取得重大突破

2021年8月25日22:47:57
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美国国家点火设施在激光核融合上取得重大突破Lawrence Livermore National Laboratory

自从 2012 年大致建成后,已经有约十年的时间悄无声息的美国国家点火设施(National Ignition Facility, NIF),终于在前几天取得了重大的突破,达成了 70% 的输出比,是之前最佳成绩的 8 倍左右。这意味着突然之间 NIF 进行的核融合试验,由输出能量不足输入的 10%,一下跳增到接近持平,而且还有再进步的空间。

NIF 是个隶属于美国劳伦斯利佛摩国家实验室底下的实验性核融合反应炉。和正在法国兴建中的国际热核融合实验反应炉(ITER)採用的是磁约束电浆来引发融合不同,NIF 使用的是另一种完全不同的技术,将 192 支激光由四面八方同步轰击一个仅有数厘米大小的「燃料圆柱」,这个轰击的力道足以引发中心燃料球内的「氘-氚」燃料电浆化,并且进行核融合,产生能量。

驱动 NIF 的这套巨型激光系统一次要 190 万焦耳(1.9MJ)的庞大能量,但 NIF 早年的实验中,仅能由燃料球中产出约 1,000 焦耳的能量,完全入不敷出。随后的数年当中,NIF 的科学家们针对激光的同步性、引爆时的物理模型、及改善燃料球表面的均匀度等多种不同的方面着手,逐步增加到去年的 10 万焦耳,并且在今年初再次提升到了 17 万焦耳。之后的大突破在 8 月 8 日时来到,其中一次的试验竟然产生了 135 万焦耳的能量,达到了输入的 190 万的 71%。

由于 NIF 每次试验都会微调多个参数,究竟是哪几个参数的调整达成了如此飞越式的进展,还要进一步实验才能确认。但有了一次 71% 的试验之后,科学家相信一旦找出了让输出暴升的因素,并进行针对性的最佳化,还有机会能继续提高输出能量,最终达到众所瞩目的终极目标 —— 让生成的能力大于输入的能量,也就是说整套系统能产生多余的能量来供使用了。

匿名

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