2012年10月激光“十大技术”

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  2、世界最大激光器遭遇“滑铁卢”

  2010年10月6日,美国国家核军工管理局和劳伦斯利弗莫尔实验室宣布其建造的国家点火装置完成了其首次综合点火实验。在试验中,192束激光系统向首个低温靶室发射了1MJ激光能量。

  美国国家点火装置(NIF)(即激光聚变装置)是与中国“神光”计划类似的工程,由位于美国加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室研制。

  该计划自1994年开工以来延期了很多次,它最终的目标是2010年实现聚变反应,并达到平衡点,即激光在聚变反应中产生的能量大于它们所消耗的能量。

  该计划建造和运行花费超过35亿美元,容纳NIF装置的建筑物长215米,宽120米,相当于三个足球场。

  美国国家点火计划(NIC)是在2009年开始进行的。当时正值耗时35亿美元的国家点火装置建成投入使用后不久。国家点火装置的建设工期超出预定达7年,预算也超支20亿美元。这一装备有192束激光的设备可以产生1.8兆焦耳的热量,用于尝试核聚变点火实验,其先期研制的主要支持力量来自军方的核武器项目。9月份时国家点火装置获得了迄今最高的激光能量和中子产量,数值分别为1.6兆焦耳和6×1014 。在此之前的最高激光能量纪录是今年6月份创造的1.3兆焦耳。根据柯宁的说法,此次1.6兆焦耳的能量达到了点燃核聚变“燃料”所需热量的1/3,而中子量大约还差一个数量级。

  2011年11月18日,就在美国能源部负责科学研究的副部长史蒂夫柯宁宣布辞职的当天,他的备忘录被公开,在备忘录中他记录了18日当天的最后一篇日志。他表示在从10月28日开始进行的35次实验中,任务进行的还是比较顺利的,激光器的表现也非常良好。而点火目标也表现不错,性能稳定。不过他也指出实验过程中仍然存在一些问题,其中一部分是可以解决的,但是也有一部分将会很难对付。

  从模拟走向成功

  国家点火装置的科学家们发现他们对模拟实验结果的预期和实际情况总是存在很大的误差。对靶标表现的模拟显示人们对能量在黑体辐射空腔内的分布状况等方面的认识仍然存在不足。即便在进行针对性调整之后,最好的实验结果仍然仅能获得大约20%的理论预计产出。

  科学家们现在正在不断进行相关的调试工作,这对于在2012年9月份的最后期限之前实现研制目标至关重要。实验室现在已经大大增加了实验的频率。并且将所谓实验点火阈值因子(ITFX)数值提升了5倍。但是这一数值的最高值仍然仅有点火阈值的10%左右。尽管“基本上符合项目计划”,但是这一ITFX数值的规定还是让这一宣称具有“绝佳实验控制性能和激光测试参数”的实验室感到失望。

  相关链接:世界最大激光器遭遇“滑铁卢”

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