激光核聚变变身清洁能源技术

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  【正文】核能界有了一个新的大型项目。9月初,位于英国奥尔德马斯顿村(Aldermaston)英国公司AWE(前身为研究原子武器的机构)、位于英国哈维尔(Harwell)的卢瑟福.阿普尔顿实验室(Rutherford Appleton Laboratory)以及位于美国加利福尼亚州的洛伦兹.利佛莫尔国家研究所(Lawrence Livermore National Laboratory)宣布,他们将合作研发激光核聚变,作为清洁能源的一个来源。
  激光核聚变是磁场诱导核聚变的一种替代技术,它应用于正在英国卡尔汉姆(Culham)运行的欧洲联合环形加速器(Joint European Torus ,JET)中,以及在法国卡达拉舍(Cadarache)兴建中的国际热核实验反应堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)中。
  就以往而言,激光核聚变多集中应用于武器测试,而发电研究则集中于磁核聚变。这种情况就要改变了吗?《新科学家》(New Scientist)杂志回答了这些问题。
  高温高压下,重氢同位素氘和氚的原子核会形成等离子体,并融合在一起形成氦,释放出能量和中子。利用大量密集的同步激光脉冲轰击,就可以将装满这些同位素的靶颗粒表面汽化,使其内爆,由此在靶颗粒内部于数十亿分之一秒的时间里产生核聚变所需要的条件。
  该物理现象与热核弹(或氢弹)的爆炸类似,尽管强度要小很多,因而美国曾利用激光核聚变来模拟这类爆炸。
  磁核聚变反应器利用强有力的电脉冲来轰击重氢气体,以产生等离子体。然后,在核聚变发生之前,需要强大的磁场来限制这些等离子体。这很困难,因为等离子体会快速泄露或者变得不稳定。相反,激光核聚变产生的温度更高、压力更大,因此核聚变发生更迅速,只要将等离子体限制数十亿分之一秒就可以了。
  作为能量来源,无论哪种形式的核聚变都具有吸引力,因为所用燃料比铀更丰富,并且该过程也不会产生像铀原子裂变产生的那种高放射性同位素。
  自20世纪60年代起,人们就开始研究激光核聚变,美国资助最多,这些资金来源于核武器项目。如今最大型的聚变激光系统是美国利佛莫尔的国家点火装置(National Ignition Facility ,NIF)。到明年年末,利佛莫尔希望通过利用聚变产生比需要更多的能量来达到“点火”,以产生激光脉冲。
  位于卢瑟福.阿普尔顿、纽约罗切斯特大学(University of Rochester)、和日本大阪大学(Osaka University)的核聚变项目在使用更小型的激光;法国正在建造一个NIF规模的系统,叫做兆焦激光(Megajoule Laser)。同时,ITER自磁核聚变点火也已10年。
  利佛莫尔的Mike Dunne说,如果一切进展顺利,十年后一座4.4亿瓦特发电厂将会建立并运行;接下来的全负荷电厂发电量将会为10亿瓦特。
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