美英科学家合作研发激光核聚变能

2011-9-15 11:00 来源: 科技日报
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  据英国《新科学家》9月13日报道,上周,英国AWE(其前身为英国原子武器发展研究中心)公司、卢瑟福·阿普尔顿实验室和美国加州劳伦斯·利弗摩尔国家实验室的科学家们表示,他们将携手研发激光核聚变作为清洁能源。

  当氘、氚等较轻元素的原子核相遇时会聚合成较重的原子核,并释放出巨大能量,这一过程就是核聚变。人工控制的持续聚变反应可分为磁约束核聚变和惯性约束核聚变(分为激光核聚变、粒子束核聚变和电流脉冲核聚变3类)两大类。目前,英国卡拉姆的欧洲联合环形加速器(JET)以及正在法国建设的测试反应堆的国际热核聚变实验堆(ITER)计划使用的都是磁约束核聚变装置。磁约束核聚变使用强大的电脉冲轰炸重氢来产生等离子体。在聚变发生前,科学家们需要施加一个强大的磁场,将等离子体牢牢限制住。然而,做到这一点很困难,因为等离子体很快会发生泄露或变得不稳定。

  现在,科学家们计划利用激光核聚变产生电力。与磁约束核聚变相比,激光核聚变产生的温度更高、压力更大,因此,核聚变发生得更快,只需要将等离子体限制几十亿分之一秒即可。激光核聚变是利用激光照射核燃料使之发生核聚变反应,由于其在许多方面与氢弹爆炸非常相似,所以,自上世纪60年代激光器问世以来,科学家就开始致力于利用高功率激光使聚变燃料发生聚变反应,来研究核武器的某些重要物理问题。

  激光核聚变反应堆不会产生大量可能会熔化的热物质。不过,核聚变中子非常危险。燃料中的氚也具有放射性,会释放出β粒子,人吸入这种粒子会有危险,而且其半衰期很长,为12.5年。

  现今,全球最大的核聚变激光装置是位于劳伦斯·利弗摩尔国家实验室的国家点火装置(NIF),该实验室的科学家们希望到明年年底,能从核聚变中获得足够多的能量来产生激光脉冲从而实现“点火”。点火是种能自我维持的反应,可产生远超“盈亏”点的大量能量。