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摘 要:“激光核聚变”是将高强度激光集中到一点,从而引发核聚变反应的研究,目前该研究领域取得了重大进展,日本的研究机构及企业等也正在加快研究速度,以掌握核心技术,迈向实用化。
关键字:激光核聚变技术、核聚变反应、商用反应堆、下一代核能发电技术、激光核聚变制氢
“激光核聚变”是将高强度激光集中到一点,从而引发核聚变反应的研究。
这一研究领域目前取得了重大进展。去年夏天,美国的一家研究所进行了一项实验,成功实现了引发核聚变反应的“点火”。从该点火区到包围点火区的燃料区发生连锁反应,从而产生巨大的能量。本次成果刊登在了美国的学术杂志上,并在研究人员中间引起了广泛议论。虽然目前该技术离商业化还很遥远,但人们对此充满了期待。
杂志刊登的实验由位于美国加利福尼亚州的美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)于去年8月在美国国家点火设施(NIF)用足球场大小的设备开展。在实验中,研究人员将192束激光同时射入一个被称为“horam”的金属筒,在“horam”内装有氘(D)和氚(T)组成的球状燃料。激光在horam内被转换成X射线,照射在直径约2毫米的燃料上后产生能量,并实现点火。具体而言,照射产生了1.35兆焦耳的能量,相当于射入激光能量1.9兆焦耳的70%。
“horam”的图片。燃料位于中间位置,从两侧照射激光
(图片来自网络)
根据该论文,实现点火是因为反应中产生的氦4加热能量大于反应过程中燃料损失的能量。在设想的商用核聚变反应堆中,反应产生的中子被回收到被称作“再生区”的部件中,但氦会留在燃料内。此时,停留的氦有助于燃料的加热,在核聚变反应中由最初发生的点火区向包围它的燃料区产生连锁反应,由此产生巨大的能量。
对于此次结果,大阪大学激光科学研究所所长儿玉了佑表示:“这是多年以来对燃料和激光等进行改进的结果。(激光核聚变也能)实现点火和燃烧,这是一项历史性成果,”同时他还预计“未来,研究的重点将以优化燃料和提高激光强度为主。”