核聚变实践

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建造用于发电的商业核聚变反应堆的前景与许多技术挑战相抗衡——其中最主要的是如何制造一种能够承受高能中子持续轰击的材料。“任何标准材料都会变成干酪，”劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的托德·迪特迈尔说。迄今为止，研究人员已转向计算机模拟来研究这种破坏，估计单个中子撞击晶体可以熔化 10 ⁵ 个离子，这些离子会在纳秒内不完美地再结晶。随着时间的推移，缺陷会累积，从而损害材料。但是，为了验证现实世界中的这个问题，去年迪特迈尔和他的同事们创建了一个台式系统，该系统以超短中子脉冲的形式产生了微小的体验。在10月23日出版的《物理评论快报》中，他们详细描述了该脉冲的特征。

在这个实验室系统中，研究人员用快速而强大的激光脉冲（上图中的粉红色部分）轰击重氢原子簇。这种脉冲吹走电子，并使剩余的相互排斥的离子发生剧烈爆炸，从而使附近的重氢簇聚变并发出中子[上图中的白色区域]。这种中子脉冲仅宽 650 皮秒，该小组的计算表明，100 皮秒的脉冲应该是可能的。他们建议使用该系统来研究辐射损伤，方法是首先用中子脉冲撞击固体，然后用来自同一激光器的 X 射线脉冲记录余波。“你可以制作一部关于这种熔化和再结晶的电影，”迪特迈尔指出。这样的电影可能会提出保护固体免受中子冲击的方法。