联邦研究人员正在缓慢测试192台激光器,他们希望这些激光器能引发世界上首次受控核聚变反应。
这些激光器位于国家点火装置(NIF),这是一个耗资40亿美元的综合设施,面积相当于三个足球场,是加利福尼亚州利弗莫尔市劳伦斯利弗莫尔国家实验室的一部分。
该设施的建设于今年春天完成,测试是将超过一兆焦耳的能量导向目标(一兆焦耳相当于10,000个100瓦灯泡在一秒钟内消耗的能量)。现在,研究人员正在为明年首次充分利用其全部能力做准备,届时,一系列激光器将对准一小颗燃料丸,希望将其点燃以触发短暂但强大的聚变反应。
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虽然商业运营的核裂变反应堆提供电力——以及关于武器使用和废物处置的一系列争议——核聚变是一个不同的过程。持续的、不受控制的聚变反应可用于军事目的,例如氢弹,自 20 世纪 50 年代以来,科学家们一直在追求用于潜在民用目的的受控聚变反应。
NIF 将为他们提供在实验室环境中研究该过程的新机会。
为明年的大型实验做准备包括逐步以更高的强度运行激光器。该团队担心行动过快,导致像 2008 年 9 月在瑞士发生的类似项目那样戏剧性地失败。
大型强子对撞机是欧洲一个大型设施,对超热物质进行类似的实验,但它在开放几天后就因工程问题而被搁置。
因此,该设施的科学家们正在谨慎地工作。“我们不想在世界上最大的激光器运行的第一个月就把它弄坏,”NIF 研究员莫迪凯·罗森昨天在华盛顿特区举行的美国化学学会年会上接受采访时说。
罗森说,明年晚些时候,激光器的全部功率将对准一个豌豆大小的燃料舱。由此产生的内爆预计将产生比机器使用的能量多 10 倍的能量。
罗森说,该设施将为天体物理学家研究恒星和其他物质提供新的机会,并为核科学家进行可能最终导致聚变发电的实验提供新的机会。据能源部国家核安全管理局局长汤姆·达戈斯蒂诺称,那里还将进行一些与美国核储备相关的机密工作,该机构负责运营该实验室。
利弗莫尔设施的一个独特之处在于,它可以观察到高温、高压物质的行为,而大型强子对撞机则处理热量,但不处理高密度。
罗森将 NIF 装置比作一个里面放着烤土豆的巨型微波炉。
明年,微波炉将加热到 300 万度。土豆会发生什么还有待观察。
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