
激光核聚变(laser nuclear fus来自ion)是以高功率激光作为驱动器的惯性约束核聚变。在探索实现受控热核聚变反应过程中,随着激光技术的发展,1963年苏联科学家N.巴索夫和1964年中国科学家360百科王淦昌分别独立提出了用激光照射在聚变燃料靶上实今族血主后范现受控热核聚关家也据硫低消副之变反应的构想,开辟了实现受控热核聚变反应的新途径激光核聚变。激光核聚变要把直径为1毫米的聚变燃料小球均匀加热到1亿度,激光器的能量就必须大于1亿焦,这在 技术上是很难做到的。直到1972年美国科学家J.纳科尔斯等人提出了向心 爆聚在鱼原理以后,激光核聚变才成为受控热改核聚变研究中与磁约束聚危变平行发展的研究途径。
- 中文名 激光核聚变
- 外文名 laser nuclear fusion
- 特 征 以高功率激光作为驱动器的核聚变
简介
由于激光核聚变与氢弹的爆炸在许多方面非常相似,所以,例艺角距局别采宣了老20世纪60年代,当激光器问世以后,科学家就开始致力于利用高功率激光使聚变燃料发生聚变反应,来研究核武器的某些重要物理问题。
氘、氚等较轻元素的原子核相遇时,聚合为较重的原子核,并释放出巨大能量的过程称为核聚变。人工控制的持续聚变反应可分为站审磁约束核聚变和惯性约束核聚变两大类。后者又可分为激光核聚变、粒子束核聚变和电流脉冲核聚变3类。
激光核聚变主要有3种用途:一是可为人类找到一种用不完的清洁能源,二是可以研制真正的“干净”核武器,三是可以部分代替核试来自验。
军事应用
激光核聚变在军事上的重要用途之一是发展新型核武器,特别是研制新型氢弹。因为通过高能激光代替原子弹作为氢弹点火装置实现的核聚变反应,可以产生与氢弹爆炸同样的等离子体条件,为核武器设计提供物理学数据、检验有关计算程序,进而制造出新型核武器,成为战争新的360百科“杀手”。
早在20世老乙喜四红路够纪50年代,氢弹就已研制成功并装备部队。但氢弹均是以原子弹作为点火装置的。原子弹爆炸会产生大量的放射性物质,所以这类氢弹紧花官药环伟两走怕己紧被称为“不干净的氢弹”格宽严殖和几留草座在。
采用激光作为点火源后,高能激光直接促使氘氚发生热核聚盟院含福错粉初海华知激变反应。这样,氢弹爆银它跟吗己呢沿炸后,就不产生放射性裂变产物,所以,人们称利双怕样用激光核聚变方法制造的氢弹为“干净的氢弹”。传统的氢弹属于第二代核武器,而“干净的氢弹”则属于第四代核武器。它的发展不受《全面禁止核试验条约》的限制。由于不会产生剩余核辐射,察参绍均曾月规超民因此,它可以作为“常规武器”使用。
一旦激光核聚变技术成熟,制造干净氢弹的成本将是比较低的。露时让科片解足燃策游轮这是因为不仅核聚益倒胜房月变的燃料氘几乎取之不尽,而且,激光核聚变还能使热核聚变反应变得更加容易。通过非载须味深敌素爱究发激光核聚变,可以在实息回样守验室内模拟核武器爆炸却导利题沿坐文叶的物理过程及爆炸效应,模拟核武器的辐射物理、内爆动力学等,为研究核武器物理规律提供依据,这样就可以在不进行核试验的条件下,继续拥有安全可靠的核武活器,改造现有核弹头,并保持核武器的研究和发展能力。此外,激光核聚变还具有可多次重复、便于测试、节省费用等优点。
研究进展
来自 就模拟核试验技术总体而言,美国仍居世界领先地位。美国不仅拥有世界上最大的“诺瓦”激光器、世界上功率最大的X射线模拟器,而且,早在1998年备尼该怕助巴点护以球,美国能源部就开始在劳伦斯利弗莫尔国家实验室启动“国家点火装置工程”。这项军民两用的高能激光核聚变研究工程计划于2调卷003年投入运行,总投资为22亿美元。其中的20360百科台激光发生器是研究工作的大型关键设备。2012年美国国家点火装置(Na独任没束律课tionalIgnitionFacility,NIF)将产生世界上最大的激联吧光束,用来爆聚(implode,从内部引爆)一个氢同位素标靶,触发核聚变,产生的能路己会底专量将比输入的多得多。NIF的管理人员认为,为了达至临界点或者说“点燃反应堆”,他们进行了两年的工作,现在可以说是胜利在望。项目主管艾德•政交维巴攻鲁权百河浓须摩西(EdMoses)表示:“我们完全有能力在2012财政年度内取得成功。”
法国激光核聚变研究以军事造阳吧蒸离希化为主要目标。为确保法国 T N-75和 T N-81核弹头能始终处于良好状态,速实助线不早在1996年,法国原子能委员会就与美国合作实施一项庞大的模拟计划——— “兆焦激光计划”,即高能激光计划,预计2010年前完成,经费预算达17亿美元。其主要设施———240台激光发生器建造在离下表向哪括露南哥危善纪龙德省。这些激光发生器可在20纳秒内产生1.8兆焦能量,产生240束激光,集中射向一个含有少量氘、氚的直径为毫米的目标,从而实现激光核聚变。
20世纪70年代,日求温本就投入了大量财力、人力和物力进行激光核聚变研究。1998年,日本研制成功了核聚变女宽已亮艺急四审书兰反应堆上部螺旋线圈装置( L H D)和高达 15米的复杂真空头,标志着日本已突破建造大型核聚变实验反应堆的技术难点。
中国著名物理学家王淦昌院士1964年就提出了激光核聚变的初步理论,某与从而使中国在这一领域的英证司火搞凯依针所纸科研工作走在当时世界各局府学作国的前列。1974年,中国采用一路激光驱动聚氘乙劳约烯靶发生核反应,并观察到氘氘反应产生的中子。此外,著名理论物理学家于敏院士在20世纪70年代中期就提出了激光通过入射口、打进重金属外壳包围的空腔、以X光辐射驱动方式实现激光核聚变的概念。1986年,中国激光核聚变实验装置“神光”研制成功。
相关知识
核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条挥固育需件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨尔间蒸海位争温代大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核,叫核裂变,如原子弹爆炸;如果是由轻的原子核变化为重的原子核,叫核聚变,如太阳发光发热的能量来源。
相比核裂妈序变,核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题,而且其原料可直接取自海水中的氘,来源几乎取之不尽,是理想的能源方式。
人类已经可以实现不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸。但是要想能量可被人类有效利用,必须能够合理的控制核聚变的速度和规模,实现持续、平稳的能量输出。科学家正努力研究如何控制核聚变,但是现在看来还有很长的路要走。
主要的几种可控核聚变方式:
1、超声波核聚变
2、激光约束(惯性约束)核聚变
3、磁约束核聚变(托卡马克)
技术的发展
对于模拟核试验技术,美国居世界领先地位。美国拥有世界上最大的“诺瓦”激光器、世界上功率最大的X射线模拟器。1998年,美国能源部就开始在劳伦斯利弗莫尔国家实验室启动“国家点火装置工程”。这项军民两用的高能激光核聚变研究工程计划于2003年投入运行。其中的20台激光发生器是研究工作的大型关键设备。法国激光核聚变研究以军事化为主要目标。为确保法国TN-75和TN-81核弹头能始终处于良好状态,1996年,法国原子能委员会就与美国合作实施一项庞大的模拟计划—— “兆焦激光计划”,即高能激光计划。其主要设施是240台激光发生器,可在20纳秒内产生1.8兆焦能量以及240束激光,集中射向一个含有少量氘、氚的直径为毫米级的目标,从而实现激光核聚变。
20世纪70年代,日本就投入了大量财力、人力和物力进行激光核聚变研究。1998年,日本研制成功了核聚变反应堆上部螺旋线圈装置(LHD)和高15米的复杂真空头,已突破建造大型核聚变反应堆的技术难点。
中国著名物理学家王淦昌于1964年提出激光核聚变的设想,处于当时世界各国的前列。1974年,中国采用一路激光驱动聚氘乙烯靶发生核反应,观察到氘氘反应产生的中子。著名理论物理学家于敏在20世纪70年代中期提出了激光通过入射口、打进重金属外壳包围的空腔、以X光辐射驱动方式实现激光核聚变的设想。1986年,中国激光核聚变实验装置“神光”研制成功。2001年12月底,神光Ⅱ装置通过了中国科学院、中国工程物理研究院联合主持的鉴定与验收。

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