向太阳挑战:核聚变激光点火——2月12日科学史上的今天

2018-02-12作者:科学π工作室编辑:书问阅读



世界著名的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室是激光核聚变的“国家点火装置”的基地。“国家点火装置”是一个向太阳挑战的巨大工程,其目标是要实现在3×10-9秒时间内,产生500太瓦的功率输出,几乎相当于全世界总发电量的200倍,只有达到这一强大功率,才能实现激光核聚变点火反应。


在2009年2月,人类首次实现百万焦耳等级的点火纪录。然而这一成功只是“牛刀小试”。随后在2012年7月,“国家点火装置”实现了192束增强激光的并和,产生了500太瓦的超高峰功率,获得了人类历史上最强的激光脉冲。而达到高能量的192束激光,最后要聚集在一个直径为3毫米的“小氘丸”上,各束激光相遇的时间误差不得超过30皮秒,192束激光并和后,瞬间产生1亿度的高温和1000亿倍大气的高压,进而引起核聚变。每束激光发光持续时间是十亿分之三秒,在这一超短的时间内,点火所释放的脉冲紫外光能量达到180万焦耳,所聚集的能量是美国所有电站发电总能的500倍多。


整套激光点火装置不仅需要在超高温、超高压状态下进行,还要求所有机械都有超高的精度和完美工艺。工程的成功,可以使人类进行过去一些无法实施的实验,如模仿核爆炸过程,模拟超新星、黑洞边界等内核环境,从而为科学界获取一般得不到的数据。


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2014年2月12日,历时17年,“国家点火装置”终于获得了最关键性的成果,它成功实现激光聚变点火,这是使核聚变成为人类新能源的最关键一步。它将使人类的能源结构发生重大变革,最终使人类学会如何取得类似太阳的能量,因此,这一天也成为人类科学发展上的重要里程碑。



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