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日志

美国核聚变点火

热度 1已有 1019 次阅读2022-12-15 03:15 |个人分类:科普|系统分类:时事

美国能源部与 Lawrence-Livermore NIF (国家点火装置)实验室的科研人员公布了核聚变实验的更多细节。Lawrence-Livermore 实验室的主要任务是美国核武器的研发与维护,这次核聚变的方式其实就是一次微型的氢弹爆炸。

核聚变是将轻的原子核聚合成更重的原子核,虽然核子力很强,但作用距离短,轻的核子要发生聚变反应,先得克服原子核之间的静电排斥,这就需要原子核具有很大的速度,才有足够机会进行所谓隧道穿透,钻过静电排斥的“山坡”。NIF的方法是用多束超强的激光聚焦在一个空管内部,激光的高能使电子加速到高速,这些高速电子在减速时能量转换为X-射线,这些X射线在管子内来回反射,剧烈压缩中间的包含聚变核燃料的小球,燃料以每秒数百公里的速度向中心挤压,体积缩小到只有原来的万分之一,压强与温度都远超太阳内部的压强与温度(太阳内部的聚变反应是很慢的,否则太阳早就不存在了),引发一次微型的聚变反应,其实就是一次微型热核爆炸。整个反应时间只有十亿分之一秒。

显然,要实现这样的反应,需要极高的精度,据说激光照射的精度得在纳米级,而且燃料球的精度要求也非常高,在微米级。否则,稍有偏差,小球就不是向中心压缩,而是变成碎片飞了。其实核武器也是类似的,关键是你得确保有足够的反应时间,否则“核弹药”还没完成反应多少,核弹自己炸成碎片飞了,只是成了一个脏弹。

这次实验,输入的激光能量是 200万焦耳,聚变产生的能量达到了300万焦耳。NIF 多个团队介绍了各自的贡献,从理论计算到设计到具体实施。这是全球首次。但离商业化还有很大的距离。先不说成本、连续反应、能量收集之类,光是看能量转换,为了产生 这200万焦耳的激光,其实花费了 3亿焦耳的能量。。。

目前有几个商业公司在做核聚变装置,号称在10年之内能成功,不过目前都没有看到可信数据。

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