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軍工航天新聞

國內(nèi)外慣性約束核聚變----激光打靶點火裝置淺析

星之球科技 來源:騰訊科學(xué)2013-07-16 我要評論(0 )   

1992年7月,克林頓總統(tǒng)宣布美國延期暫停核試驗,同時責(zé)成能源部探索在不進行地下核試驗的情況下確保美國核彈頭先進、可靠和保密的其他途徑。1994財政年度,國防管理法規(guī)...

        1992年7月,克林頓總統(tǒng)宣布美國延期暫停核試驗,同時責(zé)成能源部探索在不進行地下核試驗的情況下確保美國核彈頭先進、可靠和保密的其他途徑。1994財政年度,國防管理法規(guī)要求能源部提交一項有關(guān)美國核武器核心知識和技術(shù)資料安全管理的計劃。1994年11月,被稱為“國家點火設(shè)施”的激光核聚變計劃正式簽發(fā),同時得到能源部“慣性約束核聚變”顧問委員會的贊同,并于1996年的國會預(yù)算中獲得0.61億美元的撥款。

 

  國家點火設(shè)施采用192束351納米波長的激光,總能量為1.8兆焦。諾瓦聚變激光器的誕生地——勞倫斯國家實驗室被認為是國家點火設(shè)施最合適的選址。當時計劃1997年春開始建造,并希望于2002年晚些時候建成使用,總預(yù)算為10.74億美元。

 

  法國“太陽神”及未來計劃

  自1986年以來,一個被稱為“太陽神”的激光核聚變裝置就在法國開始運轉(zhuǎn)。

 

  太陽神由美國勞倫斯國家實驗室工程設(shè)計,該實驗室和法國里梅爾小組共同建造。因“師出同門”,系統(tǒng)與諾瓦頗為相似,以釹玻璃激光器為基礎(chǔ),3倍頻后在351納米處產(chǎn)生脈寬1納秒的脈沖,但脈沖能量只有8千焦。

 

  1994年,法國原子能委員會和美國能源部簽署了一項美法共享兆焦級激光研究成果的雙邊協(xié)議。1995年5月,法國政府宣布,它將在波爾多市附近建造一個自己的系統(tǒng)。該系統(tǒng)與美國的國家點火設(shè)施類似,采用波長351納米的3倍頻釹玻璃激光器,60組共240束(每組4束)激光,總脈沖能量為1.8兆焦。原計劃也是1997年初開始建造,預(yù)計6~8年建成,耗資12億美元。

 

  中國慣性約束核聚變研究

  慣性約束核聚變研究工作的三要素是,極高功率的激光系統(tǒng),激光照射目標(靶)的物理特性及診斷設(shè)備。

 

  我國于80年代較早時候研制成功國內(nèi)當時功率最高的釹玻璃固體激光器,即被稱為“神光Ⅰ號”的裝置。1986年和1990年,在該裝置上先后進行了直接驅(qū)動和間接驅(qū)動熱核聚變實驗,它標志著我國在該領(lǐng)域已進入世界先進行列。

 

  1993年,經(jīng)國務(wù)院批準,慣性約束核聚變研究在國家863高技術(shù)計劃中正式立項。從而推動了我國這一領(lǐng)域工作在上述三個方面更迅速地發(fā)展。首先表現(xiàn)在,由中國科學(xué)院和中國工程物理研究院聯(lián)合研制的功率更高的神光Ⅱ號固體激光器問世,它在國際上首次采用多項先進技術(shù),將成為我國第九個和第十個五年計劃期間進行慣性約束核聚變研究的主要驅(qū)動裝置。與此同時,曾為我國在這一領(lǐng)域的研究與發(fā)展立下汗馬功勞的神光Ⅰ號于1994年光榮退役;另一方面,比神光Ⅱ號技術(shù)更先進、規(guī)模更大的新一代固體激光器的設(shè)計工作已經(jīng)開始,有關(guān)的多項單元技術(shù)已取得顯著進展,一些重要技術(shù)達到國際水平。此外,作為另一種可能的驅(qū)動源,氟化氪準分子激光器的研究也取得重大進展。

 

 

 在靶物理研究方面,建立了很多理論模型,進行了大量數(shù)值模擬,在神光裝置和星光裝置上所進行的物理基礎(chǔ)研究,對激光與靶耦合、輻射場與高溫高壓等離子體特性、內(nèi)爆動力學(xué)和流體力學(xué)不穩(wěn)定性、熱核點火和增益燃燒等物理規(guī)律進行了系統(tǒng)研究,獲得了對靶物理規(guī)律較系統(tǒng)和深入的認識。

 

  診斷設(shè)備方面,在原有基礎(chǔ)上積極研制、開發(fā)和引進一批高精度的儀器,對物理測量起到了十分重要的作用。

 

  可以期望,我國激光領(lǐng)域的廣大科技工作者將發(fā)揚艱苦奮斗的精神,最終實現(xiàn)慣性約束核聚變的點火燃燒,建成聚變核電站,為我國經(jīng)濟發(fā)展和人民生活提供最理想的能源。

 

  日本的“新激光Ⅻ”和拍瓦項目

  日本目前正在運轉(zhuǎn)的有代表性的裝置是大阪大學(xué)激光核聚變研究中心建造的“新激光Ⅻ”系統(tǒng)。

 

  隨著最近帕瓦(l帕瓦=10 *15瓦)激光器的迅速發(fā)展,該中心正在研究一種“高速點火”方法,其目標是力爭在21世紀初實現(xiàn)點火、燃燒和高增益化。

 

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