激光火花聚变能量通过了重要的里程碑

 作者:嵇烤     |      日期:2017-11-07 01:12:07
作者:Jacob Aron(图片来源:Eddie Dewald / LLNL)受到恒星启发的清洁能源是科学家追求核聚变的梦想,其中原子核融合在一起并释放能量美国实验室的科学家们首先表示,他们已经达到了一个称为燃料增益的关键里程碑:它们产生的能量超过了开始反应所吸收的燃料但加利福尼亚州利弗莫尔的国家点火设施(NIF)距离引发自我维持的聚变反应还有很长的路要走,这种反应会引起整体能量增加 - 这个过程称为点火目前,整个反应堆需要比生产量更多的能量来运行 “这是聚变研究中的重要一步,”负责NIF的Lawrence Livermore国家实验室的Omar Hurricane说 “但是聚变能作为动力源还有很长的路要走”在恒星的核心内部,强烈的热量和压力使氢原子融合,产生氦核并释放出大量的能量 NIF的飓风和其他研究人员试图通过向金室发射192个激光束来实现类似的效果,金室将激光器的能量转换成X射线脉冲这些脉冲中的四个脉冲挤压含有氘和氚的小燃料芯块,这两种氢同位素都是氢,导致颗粒内爆并短暂地融合 NIF自2009年开始运营,但进展缓慢该实验室错过了2012年9月美国国会设定的点火截止日期所以在2013年,NIF调整了他们的激光装置,使X射线以三个脉冲击中燃料芯块,加快燃料加热 Hurricane和他的同事们报告说,去年9月和11月的两次改进实验获得了燃料增益(Nature,DOI:10.1038 / nature13008)该实验为燃料芯块提供了大约10千焦的能量,大约释放了15千焦耳然而,激光输入系统的总能量接近2兆焦耳在该过程中会损失一些能量,例如当激光转换成X射线时这意味着NIF的燃料增益不到进入系统的总能量的1%然而,NIF团队和其他人希望这项工作是朝着正确方向迈出的一步 “他们现在掌握了物理学知识并了解如何驾驶机器,”英国斯特拉斯克莱德大学的Bob Bingham说更重要的是,在实验过程中产生的氦原子核与颗粒中的燃料发生碰撞,引发进一步的聚变反应飓风说,这种自热会导致点火激光不是融合的唯一途径目前正在法国Cadarache建造的国际热核实验反应堆(ITER)将采用一种利用磁铁捕获氢气的方法以前的磁力反应堆实现了自加热,但尚未见到点火 ITER科学家保罗托马斯说:“我赞赏他们获得的结果,并鼓励NIF团队继续开火”即使NIF达到目标并利用恒星的力量,制造燃料并精确瞄准激光也是一个缓慢而费力的过程,而强烈的激光冲击使机器降速比商业操作更快 Hurricane表示,在融合能力变得实用之前,需要解决这些工程挑战这篇文章出现在标题“融合力量更接近明星”的印刷品中更多关于这些主题: