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采用“两步走”方案激光核聚变“快点火”突破瓶颈

时期:2021-11-25 00:44 点击数:
本文摘要:日前从国防科技大学得知,该校理学院卓红斌团队在激光核聚变慢点燃研究中获得最重要进展。研究人员使用一种全新策略,使炮击燃料靶的高能电子束以求有效地探讨,从而可大大提高能量利用效率,为最后构建激光核聚变慢点燃带给了曙光。 激光核聚变利用极强激光束传输燃料靶丸,使之超过点燃条件从而引起核聚变,是人类构建高效率热核聚变的最重要方式。由于该核聚变过程必须1亿摄氏度以上的极高保守1000亿倍大气压的极高压条件才能启动时,能否顺利点燃是关键和难题所在,科学家至今仍未攻下。

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日前从国防科技大学得知,该校理学院卓红斌团队在激光核聚变慢点燃研究中获得最重要进展。研究人员使用一种全新策略,使炮击燃料靶的高能电子束以求有效地探讨,从而可大大提高能量利用效率,为最后构建激光核聚变慢点燃带给了曙光。

  激光核聚变利用极强激光束传输燃料靶丸,使之超过点燃条件从而引起核聚变,是人类构建高效率热核聚变的最重要方式。由于该核聚变过程必须1亿摄氏度以上的极高保守1000亿倍大气压的极高压条件才能启动时,能否顺利点燃是关键和难题所在,科学家至今仍未攻下。

目前的最新进展来自美国的国家点火装置nif。尽管其在2014年年初宣告实验中获释的能量首次多达燃料吸取能量,但点燃仍没能构建。

  慢点燃的瓶颈之一在于高能电子束的大升空角。据介绍,在低能量密度电子束输送过程中,大收敛角将严重影响能量沉积效率进而影响点燃的构建。为此,卓红斌团队明确提出了一种高能电子束定向光束理论,并建构了新的物理方案。非常简单地说道,该方案分为两步走,即先用单束长脉冲激光碰到靶背面,在靶背面构成一个由等离子体包含的嵌入环形磁场;大约0.4纳秒后,在靶正面电离辐射一束较短脉冲激光,当由短脉冲激光产生的高能电子束向背面传输时,弥漫独自的环向磁场包含一具透镜,对电子束运动方向展开约束,使得收敛角减少,从而构建收敛电子束的有效地探讨。

  在日本大阪大学实验室和天津国家超算中心展开的检验性实验和数值仿真结果表明,该方案顺利使高能量密度电子束的初始收敛角从50度增大至10度,且探讨电子数密度提高一个量级,有助更佳地超过点燃所须要条件。下一步,研究人员将深入研究高能电子束在靶内的传输过程和掌控方法,以确实构建点燃。


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