激光核聚变

百年百篇经典科普[电子书]

向心压缩是这样进行的:首先发出一个激光预脉冲,烧掉装有氘、氚燃料的微型小球外面的一层“皮”,形成一层高温等离子体。它吸收了激光束的大部分能量后,猛烈向外喷射,同时产生一个向球心运动的冲击波和反冲力,这种向心的反冲力把未被烧掉的燃料向中心压缩,这就叫做向心压缩。在这一过程中,大约有80%左右的核燃料经过烧熔而向外喷射,其余的20%左右的核燃料形成高密度的稠密靶心区。冲击波在靶心会聚后,使得中心区的温度骤然升到亿度高温,使每个氘或者氚原子核获得近一万电子伏的动能,从而达到了点火温度。核燃料随即发生猛烈的核聚变反应,放出巨大的核能,又进一步把靶心区内的温度升高,使其余部分核燃料都达到核点火温度。

为了实现向心压缩,要求同时使用多路激光束,从四面八方对准氘、氚靶球照射。各路激光束在空间上要求对称、均匀地照射靶球,误差不能超过几微米;在时间上必须严格地同时到达靶心,当激光脉冲宽度为一百亿分之一秒的时候,各路激光的到达时间先后不能超过一千亿分之一秒。除此以外,还有许多技术上的严格要求。

核聚变的另外一条途径是采用低密度长约束时间的办法,但是,约束时间一长,就必须有一种工具能够把握住上亿度的超高温火球,才能进行加工操作,就像锻压工人锻打钢锭那样,既要有足够压力的气锤,又要有耐高温的夹具,挟住工件进行锻打。但是,目前在地球上还找不到一种能够耐上亿度高温的材料,当然也就没有办法做一个容器来盛装这些超高温火球了。怎么办呢?实验表明,在上亿度高温下,原子外围的电子早已脱离原子核的束缚而成为自由电子,氘、氚原子就变成带电的等离子体;又知道,在均匀磁场中,带电粒子会绕着磁力线作螺旋运动。根据它们的这些性质,人们设想,如果设计一个环形腔,再采用附加导线使环形腔中的磁力线变为螺旋线,就可以约束氘、氚等离子体了。这就是所说的“磁约束”方法。目前世界上许多国家都在进行探讨和研究,取得了很大的进展。我们相信,人类既然能够发现太阳的能量是由核聚变反应产生的,那么,也能够应用核聚变的原理,在不远的将来,研制出人造小太阳来。

(选自《科学家谈现代科学技术》,1979年)

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