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核聚变需要的温度高达上亿度,目前根本没有什么容器能够直接承受这么高的温度,所以才出现了惯性约束这种虚拟容器,它的驱动部分和反应堆相互分离,利用内爆产生的向心运动物质的惯性来约束高温热核燃料等离子体。
激光作用于装填了燃料的微型球状靶丸表面,向外猛烈膨胀出高温高压的等离子体,在极小的区域内形成高温高密度热斑,从而完成点火。
这一系列动作可以分成四个步骤:强光辐照、内爆压缩、聚变点火和聚变燃烧。①
而每一个步骤,又要面对无数个难以逾越的关卡。
比如驱动内爆的方式,最开始井熙选择了直接驱动,但是对表面均匀度的要求太高,最后只能改成更复杂的间接驱动,就是利用激光照射特殊材料产生X射线来完成驱动。
均匀度是有了,但是又涉及到非常复杂的流体力学问题,根本不是她们一家实验室能搞定的。
于是,项目组就被迫不断外扩,虽然主导者还是井熙,但是一同试图攻关这个世纪难题的相关实验室和科学家至少超过了百人,要是再细究其他相关人员,至少也是两三千人的规模。
不知不觉间,井熙已经成为了一个重大课题组的负责人,不但需要协调众多实验室的合作,还要找经费,分项目,忙得不亦乐乎。
还好国家对这个项目也相当重视,再加上井熙以往的赫赫功绩,经费投入相当大,要不然,她这些年积攒下来的这点钱,可不够点火器烧几天的,更不用提高昂的设备费用了。
对激光惯性约束的研究,最早可以追溯到70年代,从利用激光束内爆来实现聚变的相关研究开始,到对直接驱动和间接驱动的研究,再到第一次激光驱动内爆实验的成功,还有各种激光器和点火装置的迭代更新,到今天,井熙面前摆的是一台充满了科幻电影色彩的大型OMEGA激光系统。
跟磁约束那种体积可以达到一个小镇规模的庞然大物比起来,这套系统的体积要小得多,但也差不多有一个足球场大小。
60束激光脉冲线路经过重重转换和集中,射入一个直径大约为10毫米的圆筒内,圆筒内置豌豆大小的氘氚靶丸,直接承受30千焦的能量激发,从而实现点火。
为了这一套系统,井熙的团队已经整整努力了十年,从皮秒级的高强度短脉冲,到提升转换效率的大口径KDP晶体,还有等离子体电极开关,高损伤阙值光学薄膜等等等等,每一个小项几乎都是从零开始,都是靠着研究员们一遍遍实验,才艰难攻关。
而今天,这台耗资巨大的OMEGA激光系统,终于向靶丸成功发射了第一枪。
微小的等离子体被激发,又因为惯性向内卷束,最终,她们成功采集到了一定的能量虽然比为了点火耗费的能量要小了好几个量级,而国外的相关进展,也比她们快了足足五年。
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