美核聚變反應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件模擬成功
發(fā)布日期：2013-08-21 瀏覽次數(shù) ：1055
美核聚變反應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件模擬成功
綜合外電報(bào)道，目前的商業(yè)核電站都是用核裂變來(lái)發(fā)電，核聚變迄今還無(wú)法用于大規(guī)模商業(yè)核電站中。近，美國(guó)點(diǎn)火裝置(NIF)項(xiàng)目的科學(xué)家攻克了點(diǎn)火裝置中兩個(gè)關(guān)鍵難題，如太陽(yáng)般的端高溫以及均勻的、使標(biāo)靶不會(huì)失形的壓力，從而演示了在激光驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生核聚變所需的條件。研究結(jié)果發(fā)表在近日出版的《物理評(píng)論快報(bào)》上。
與核裂變相比，聚變反應(yīng)能產(chǎn)生同樣巨大的能量但核廢料卻更少。NIF的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)，終用來(lái)生產(chǎn)可持續(xù)的清潔能源。NIF科學(xué)家們正在研究的是一種慣性約束聚變(ICF)，即在高能激光熱量和壓力條件下的聚變，將一個(gè)一英寸(約2.5厘米)見(jiàn)方的金質(zhì)燃料芯塊(稱(chēng)為“黑體輻射空腔”)作為氫同位素原子核發(fā)生聚變的場(chǎng)所。ICF反應(yīng)的目標(biāo)是獲得點(diǎn)火，讓聚變反應(yīng)內(nèi)部的燃料芯塊所產(chǎn)生的能量，比激光引發(fā)反應(yīng)時(shí)所提供的能量高10至20倍甚至更高。
在近的實(shí)驗(yàn)中，NIF科學(xué)家獲得了類(lèi)似太陽(yáng)的端高溫以及均勻、使標(biāo)靶不會(huì)失形的壓力。他們用一種直徑2毫米的塑料小球代替了金質(zhì)黑體輻射空腔，將192束激光聚集在含氦元素的塑料球上，所產(chǎn)生的巨大熱量中近90%轉(zhuǎn)換為X射線，使溫度達(dá)到360萬(wàn)攝氏度。在這一溫度下，2毫米直徑的塑料球各向均勻收縮為只有1/10毫米。
NIF副主管愛(ài)德華·莫斯表示，新實(shí)驗(yàn)已經(jīng)模擬出聚變反應(yīng)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)條件，比以前更加切實(shí)可行，并有望在明年上半年進(jìn)行真正的演示。研究人員目前正在對(duì)含有不等量氘和氚的小球進(jìn)行測(cè)試，以檢驗(yàn)不對(duì)稱(chēng)向心聚爆的可行性，以實(shí)現(xiàn)終的點(diǎn)火。
盡管實(shí)驗(yàn)條件看起來(lái)相當(dāng)成熟，但真正的點(diǎn)火跟實(shí)驗(yàn)還有些不同。真正點(diǎn)火時(shí)，燃料芯塊中用的不是氦而是鈹元素，并包含了氫同位素氘和氚。激光產(chǎn)生的X射線使鈹產(chǎn)生一種向內(nèi)的向心聚爆，將震波傳給氫同位素，進(jìn)一步提高氘和氚原子核的溫度，達(dá)到臨界點(diǎn)后，它們才會(huì)克服彼此的斥力而聚合在一起。
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