可控核聚变.pdf

《可控核聚变.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、一种可控核聚变利弗莫尔市研究人员启动了一项可以实现点火的紧急计划——即生成一个可自我维持的核聚变反应堆，并制造出点火时所需的庞大能量。在每次激光射击中，八组光线在四组放大镜之间来回反弹并使能量增加至2万倍。精心设计的放大镜阵列将使176束光线围绕球形反应室的各个方向；然后最后一组光学镜片将会把红外光变成紫外线（UV），并把它们集中到反应堆中心针尖大小的一个点上。1053nm飞秒激光飞秒激光（Intralase）是一种近红外光，它的波长是1053nm，由于它神奇的特性，又被叫做‘神奇之光’。它是人类目前在实验条件下能

2、够获得的最短脉冲，它的精确性是±5微米；它还具有非常高的瞬间功率，它的瞬间功率可达百万亿瓦，比目前全世界的发电总功率还要多出上百倍；飞秒激光还具有精确的靶向聚焦定位特点，能够聚焦到比头发丝的直径还要小的多的超细微空间区域；物质在飞秒激光的作用下会产生非常奇特的现象，气态的物质、液态的物质、固态的物质瞬间都会变成等离子体；用飞秒激光进行手术，没有热效应和冲击波，在整个过程中都不会有组织损伤。IFE任何项目的关键元素都是燃料胶囊——一种大小与干胡椒相仿的用来盛放冷冻氘和氚（氢的同位素，是核聚变的燃料）的塑料球体。这种被

3、放在反应室中央的塑料胶囊被来自激光脉冲的极高温气化后，会产生一种向内破裂的力量，把燃料挤压到铅密度的100倍，并将其加热到1亿开尔文摄氏度，这一温度足以为核聚变点火。点火途径无论人类利用这其中哪一种能源，归根结底都是在利用太阳能，而太阳的能量则是来源于核聚变，因此，人类如果掌握了有序地释放核聚变的能量的办法，就等于掌握了太阳把一个氘原子核用加速器加速后和一个氚原子核以极高的速度碰撞，两个原子核发生了融合，形成一个新的原子核——氦外加一个自由中子，在这个过程中释放出了17.6兆电子伏的能量。这就是太阳持续45亿年发光

4、发热的原理。第一步，作为反应体的混合气必须被加热到等离子态这个时候，需要大约10万摄氏度的温度使得布朗运动达到一个疯狂的水平，要使原子核达到这种运行状态，需要上亿摄氏度的温度。然后就简单了经过一段时间，反应体已经不需要外来能源的加热，核聚变的温度足够使得原子核继续发生聚变。看起来很简单是吧，只有一个问题，你把这个高达上亿摄氏度的反应体放在哪里呢？我们就用物理的试验一下。早在50年前，两种约束高温反应体的理论就产生了，一种是惯性约束。这一方法把几毫克的氘和氚的混合气体装入直径约几毫米的小球内，然后从外面均匀射入激光束

5、或粒子束，球面内层因而向内挤压。球内气体受到挤压，压力升高，温度也急剧升高，当温度达到需要的点火温度时，球内气体发生爆炸，产生大量热能。这样的爆炸每秒钟发生三四次，并持续不断地进行下去，释放出的能量就可以达到百万千瓦级的水平。这一理论的奠基人之一就是我国著名科学家王淦昌。另一种就是磁力约束，由于原子核是带正电的，那么我的磁场只要足够强大苏联科学家塔姆和萨哈罗夫提出的这种方法相对于惯性约束，世界受控核聚变研究，主要集中在这个领域上。原理上虽然就这么简单，但是现有的激光束或粒子束所能达到的功率，离需要的还差几十倍、甚至

6、几百倍，加上其他种种技术上的问题，使惯性约束核聚变仍是可望而不可及的。1991年欧洲的联合环实现了核聚变史上第一次氘－氚运行实验，使用6：1的氘氚混合燃料，受控核聚变反应持续了2秒钟，获得了0.17万千瓦输出功率很有可能，她就是人类解决能源问题的“道路”。如果ITER能成功，下一步就是利用ITER的技术，设计和建造示范商用堆，实际上我认为惯性约束的思想很聪明，它实际上就是用很多小型的非受控核聚变实现总体的受控核聚变，它的结构要比磁性约束简单很多，利用这一原理，人们创造了两项托卡马克运行的世界记录：获得超过400秒的

7、两千万度高参数偏滤器等离子体；获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电。