核聚變高溫等離子體應(yīng).pptVIP

第四章:核聚變 高溫等離子體應(yīng)用,核能 氫彈-無控核聚變 受控核反應(yīng)堆 核聚變優(yōu)點(diǎn),原理 等離子體中的電流 磁控的概念 不穩(wěn)定性 慣性約束的概念 可能性 及世界合作,核能是20世紀(jì)人類的一項偉大發(fā)現(xiàn). 1938年德國科學(xué)家用中子轟擊鈾原子核,首先發(fā)現(xiàn)核裂變現(xiàn)象. 核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng): 當(dāng)中子撞擊鈾原子核,一個鈾原子核吸收一個中子 而分裂成兩個較輕的原子核,同時發(fā)生質(zhì)能轉(zhuǎn)換,放出能量.并產(chǎn)生 2-3個中子. 核聚變:從太陽能源 獲得啟發(fā).用氫的同位素:氘和氚的聚合反應(yīng) 生成氦核并放出一個高能中子. 質(zhì)能轉(zhuǎn)換放出更大能量. 1919年首先證實了輕元素以足夠大能量碰撞引起核反應(yīng)現(xiàn)象. 核能(原子能) :是在原子核發(fā)生變化的過程中釋放出來的能量. 太陽能:就是原子核發(fā)生變化,在高溫,高密度氣體完全電離的等離子體條件下, 輕 原子核聚合成較重原子核而釋放的能量,即 氫原子=氦原子.稱為核聚變. 愛因斯坦的質(zhì)能守恒公式(非相對論) E = MC 從理論上解決了質(zhì)量和能量轉(zhuǎn) 換關(guān)系.,原子及原子核:高中物理的內(nèi)容. 原子由原子核及圍繞其運(yùn)動的電子組成.原子核帶正電,電子帶負(fù)電荷. 電子按一定軌道圍繞原子核運(yùn)動. 正點(diǎn)荷與負(fù)電荷相等,原子不帶電. 原子核通常由質(zhì)子和中子組成.化學(xué)元素表按質(zhì)子數(shù)排序. 質(zhì)子帶正電,中子不帶電,質(zhì)量相同.一個質(zhì)子就是一個氫原子核. 如鋁的原子核內(nèi),包括13個質(zhì)子,14個中子,它的質(zhì)量數(shù)是27.電子數(shù)13. 電子按一定層次排列.,原子核的結(jié)合能:,原子核的半徑很小,質(zhì)子帶正電荷.同類電荷粒子的庫侖斥力很大. 但通常原子核是穩(wěn)定的.什么原因使核子結(jié)合在一起成為原子核? 答案:除了庫侖斥力外, 還有另一種更強(qiáng)的力把各核子緊拉在一起.稱之為 核力。正在研究中。 核力只在很小距離內(nèi)起作用,超過距離很快減小到0 . 質(zhì)子和中子的半 徑約 0.8 米，每個核子只跟它相鄰的核子間才有核力的作用。 結(jié)合能：要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功。即需要巨大能量。而相反的過程再結(jié)合過程，則放出巨大能量。 定義： 核子結(jié)合成原子核時要放出一定的能量，原子核分解成核子 （質(zhì)子或中子）時克服核力要吸收同樣多的能量，這個能量叫 做原子的結(jié)合能。 核子在結(jié)合成原子核時,由于有核力的作用,必須釋放一定能量原子 核的質(zhì)量跟組成它的核子的質(zhì)量比要小一些.,原子核結(jié)合能與組成該原子核的核子數(shù)之比 稱為原子核核子的平均結(jié)合能 -即一般說的核能(原子能). 核子=質(zhì)子和中子的統(tǒng)稱. 核子在結(jié)合成原子核時 由于有強(qiáng)大的核力作用,必須釋放一定能量,所以原子核 質(zhì)量要小一些. 規(guī)律:原子核核子的平均結(jié)合能隨原子質(zhì)量數(shù)而變. 質(zhì)量數(shù)較小的輕核(如氫)及質(zhì)量數(shù)較大重核(如鈾)其核子平均結(jié)合能均較小. .質(zhì)量數(shù)中等的核子平均結(jié)合能大, 即結(jié)合成較中等質(zhì)量數(shù)的原子核時放出較大能量. 裂變-將重核裂變?yōu)橘|(zhì)量數(shù)中等的原子核. 聚變-將輕核聚變成質(zhì)量數(shù)較中等的原子核, 都釋放核能. 輕核的核子平均結(jié)合能更小些(曲線下降快). 當(dāng)由輕核聚變成較重原子核時, 釋放能量更大.,不可控核聚變: 氫彈 20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)原子核中蘊(yùn)藏巨大能量.第一代,不可控核聚變: 氫彈 20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)原子核中蘊(yùn)藏巨大能量.第一代核武器原子彈(核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)),不可控核聚變: 氫彈 20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)原子核中蘊(yùn)藏巨大能量.第一代核武器原子彈(核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)) Pu239,U 235,在熱中子轟擊 下分裂,并放出中子. 氫彈:第二代核武器,核聚變,熱核反應(yīng),數(shù)千萬度 高溫和超高壓下實現(xiàn).用小型原子彈引爆. 氘,氚,氘化鋰為核裝藥.單位質(zhì)量釋放的能 量一般為裂變反應(yīng)4倍以上. 中子打在鋰上會產(chǎn)生氚,和氘反應(yīng)產(chǎn)生氚 和中子. 氫彈制成說明可以人工產(chǎn)生核聚變.但不 可 控.爆炸釋放能量.危害人類,國際上 現(xiàn)不再做試驗. 為何叫氫彈? 原子核愈輕,所帶電荷愈少,產(chǎn)生聚變反應(yīng)所需能量愈低,故采用氫的同位素.,普通炸藥引爆,裝藥為兩塊,均小于 臨界質(zhì)量.引爆時,被推擠到一起.大 于臨界質(zhì)量.產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。百分之幾秒.,中子彈: 小型氫彈.氘氚混合物.外殼用鈹和鈹合 金 ,高能中子可逸出.大量高能中子輻射. 穿透作用強(qiáng),可穿透坦克,磚墻. 利用核聚變, 產(chǎn)生大量高能中子.放射性污染較低,可制成炮彈或?qū)楊^. 凡是核武器都有核輻射,沖擊波,光輻射,放射性污染和電磁脈沖等殺傷力.各自比例不同: 原子彈 : 沖擊波+ 光輻射 85% 1945年8月5號,美國投到日本兩個小城市廣島,長崎的原子彈, 當(dāng)量很小, 23萬噸黃色炸藥.在上空500米的高度爆炸. 閃 光照亮整個日本島.原子彈的蘑菇云幾萬英尺高. 氫彈 : 沖擊波+ 光輻射 65% 1957年第一顆氫彈(美) ,1961年10月世界上最大一次核爆炸 (蘇聯(lián)).核污染范圍達(dá)4000公里,蘇軍整個通訊失去聯(lián)系一個多 小時.產(chǎn)生的電磁擾動3次傳遍全球.不再進(jìn)行核爆炸試驗. 氫彈的使用帶來的將是世界末日. 中子彈:核輻射+ 電磁脈沖 70% 1 千噸梯恩梯當(dāng)量的中子彈, 在距地面90米的低空爆炸,其沖 擊波,光輻射和放射性污染在周圍180米以內(nèi). 而快中子流及 中子流貫穿輻射,與周圍介質(zhì)的原子作用產(chǎn)生的電磁脈沖的殺 傷半徑達(dá)800 米.,核反應(yīng)堆 作為能源的必要性: 核能的和平利用 1kg 煤 =3 千瓦小時電. 油 = 4 千瓦小時 1kg 鈾 = 7乘10 6 千瓦小時. 無燃燒,故無大氣 污染及大氣溫室效應(yīng). 是人類持續(xù)發(fā)展的必要. 裂變堆: 種類繁多.目前進(jìn)展-重水堆,快中子堆. 重水堆；可使用普通鈾,用重水作為慢化劑,減慢 中子速度,不吸收中子.鈾238 可轉(zhuǎn)化成 钚239.重水：D2O. 氘化水。 核燃料利用率高。 目前,90% 能源來自石化燃料,導(dǎo)致嚴(yán)重污染.如溫室效應(yīng);劇烈天氣變化,酸雨;水污染;臭氧層空洞;且消耗寶貴,十分有限資源.,核聚變反應(yīng)放出能量遠(yuǎn)非這些石化燃料能比擬, 高100萬倍以上. 核裂變反應(yīng)堆: 中國已建(例)；秦山核電站三期 與加拿大合作,重水堆.已并網(wǎng)發(fā) 電;江蘇連云港田灣,雙層殼,已商業(yè)運(yùn)行;深圳大亞灣,引進(jìn)外資,壓 力堆,94年商業(yè)運(yùn)行,70%供給香港. 1971年我國第一艘核潛艇建成下水. 中法合資臺山核電站 壓水堆. 2007年簽約. 到2002年底,全世界有441臺核電機(jī)組在運(yùn)行,生產(chǎn)電力占世界 總發(fā)電量17%.,裂變堆: ( 非等離子體 ) 1. 原料. 自然界中能直接用于核燃料的只有U 235 ,鈾礦中 0.7% 釷232 有放射性,在地殼中含量約6%,印度較多,易提煉，在受到中子 沖擊后 =U 233, 可作為核燃料。開發(fā)階段. 2.裂變條件.中子轟擊. 裂變時放出中子=鏈?zhǔn)椒磻?yīng). 3.可控方法:中子減速.慢化劑.調(diào)節(jié)中子速度,數(shù)量. 4.問題: 輻射污染,原料有限.一般的反應(yīng)堆,99%燃料剩下. ( 鈾238 為主).,快中子增殖反應(yīng)堆: 鈾235 + 慢中子=裂變+ 快中子 鈾238 + 快中子= 钚239 钚239 + 快中子= 裂變 在開發(fā)試驗中.最早美國. 可幾乎100%利用鈾資源. 總效率可達(dá)60-70% 中國與俄羅斯合作.計劃2010年并網(wǎng)發(fā)電. 2010年5月,日本重啟14年前因核泄漏事故停運(yùn)行的快 中子增殖反應(yīng)堆. 并宣布將與法國,美國合作開發(fā)快中子 增殖反應(yīng)堆.,核聚變,核聚變堆: (等離子體)-氘氚聚變反應(yīng) 能量巨大,來源豐富; 干凈無污染; 安全可靠; 廉價經(jīng)濟(jì). 遠(yuǎn)期計劃. 進(jìn)展: 歐洲環(huán)形核聚變實驗,磁控反應(yīng)堆.持續(xù)時間 2 分鐘,核心溫度3億度,比太陽內(nèi)部溫度高20 倍. 2009年激光輸出功率已達(dá)到足以點(diǎn)燃核聚變 (慣性約束聚變) 1991年11月歐洲1.8秒鐘核反應(yīng),激光功率達(dá)100萬億瓦.,核聚變反應(yīng)堆 :,原料: 氘在海水中藏量豐富,40萬億噸.氚靠中子同鋰作用產(chǎn)生.鋰藏量豐富(陸地海水). 安全:一旦某環(huán)節(jié)出問題,溫度下降,自動中止. 產(chǎn)物:氦,無害.不產(chǎn)生裂變電站長壽命高放射性廢物. 聚變反應(yīng)產(chǎn)生的高能中子有 廣泛用途,產(chǎn)生氚及裂變用燃料;處理長壽命高放廢物. 聚變原理: 第一步:使燃料處于等離子體狀態(tài),充分電離,溫度足夠高,電子 逸出,原子核才可能克服斥力聚合在一起.如果同時有足夠密度,及足夠長的熱能 約束時間,聚變反應(yīng)就可穩(wěn)定,持續(xù)運(yùn)行. 目前兩種研究方案: 磁約束; 慣性約束. 1.磁約束:利用強(qiáng)磁場可以約束帶電粒子的特性. 2.慣性約束: 依靠物質(zhì)的慣性將等離子體約束住,使核心處溫度,壓力驟升 產(chǎn)生聚變.在不穩(wěn)定的等離子體中實現(xiàn)核聚變. 氫彈也屬于慣性約束聚變.但不可控.用原子彈所產(chǎn)生的高溫高壓 使氫彈中的聚變?nèi)剂蠑D壓在一起,在飛散之前產(chǎn)生大量聚變.,同位素: 指質(zhì)子數(shù),電子數(shù)均相同,但中子數(shù)不同的同一類原子. 氘無放射性,氫的同位素. 其原子核: 1個質(zhì)子+1個中子 氚-有放射性(半衰期 10年).但自然界無.用中子轟擊鋰產(chǎn)生. 1個質(zhì)子+2個中子 氘原子+ 氚原子 =氦4 原子(2個質(zhì)子+2個中子) +1個中子(高能). D + T 4He + n 為何用氘+氚,不是兩個氘原子聚合? 回答: 因為氘與氚的聚合反應(yīng) 最容易實現(xiàn). 實現(xiàn)核聚變條件: 高溫: 要使所有電子都從原子中跑出.完全等離子體態(tài).上億度. 高壓:將原子擠在一起,原子之間距離在10 米內(nèi). 反應(yīng)速率是溫度函數(shù),在溫度達(dá)數(shù)億度時有最大值.,勞森判據(jù): 自行維持反應(yīng)系統(tǒng)的條件. 所供能量使燃料達(dá)到點(diǎn)火溫度,且具有實用性,必須使熱核反應(yīng)放出的能量 至少要和加熱燃料的能量相當(dāng). 為達(dá)到這一目的,須保證核燃料有足夠的 密度,同時,由于等離子體不易穩(wěn)定,須設(shè)法延長等離子體存在時間. 也就是說, 密度n 增加,碰撞機(jī)會多,反應(yīng)更充分,而穩(wěn)定時間長,反應(yīng)才可能充分. n(離子數(shù)密度) (穩(wěn)定時間) 常數(shù). 溫度8 K, 上億度 稱為勞森判據(jù). 對氘-氘反應(yīng), 如用 n 表示每立方厘米的離子密度，時間 以秒為單位，此常數(shù) 為 510. 對氘-氚反應(yīng)而言,此常數(shù)為 210 . 即: 如果n 為 ,則 穩(wěn)定時間至少需要秒鐘.,磁約束核聚變堆原理圖:,磁場對等離子體作用:一些基本概念 1.帶電粒子在磁場中的運(yùn)動 勻穩(wěn)磁場; 非均勻磁場; 2.帶電粒子流所產(chǎn)生磁場 3. 等離子體的不穩(wěn)定性 環(huán)形托卡馬克聚變堆進(jìn)展; 歐,美磁約束核聚變裝置使用氘氚 混合燃料獲得過上億度的等離子體 且獲得上萬千瓦輸出. 我國目前擁有兩臺實驗裝置;合肥, 全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克,已兩次 成功放電. 成都,中國環(huán)流器2號, 2006年獲得等離子體電子溫度 5500萬度.,均勻磁場中: 帶電粒子繞磁力線作螺旋運(yùn)動. 沿B方向V不變, dV平行/dt =0.(或等于常數(shù)）。洛侖茲力與V 垂直 垂直,不做功. 回旋半徑 圓周半徑. 運(yùn)動方程：mV/r = qV Bo 沿垂直方向 粒子動能= mv= 常數(shù) r = mv/qBo 半徑隨磁場強(qiáng)度變小。 非均勻磁場: 磁場強(qiáng)處回旋半徑小,弱處回旋 半徑大=有回折的震蕩曲線.每 一次粒子在弱磁場經(jīng)歷的時間,路程 長.=被推向磁場較弱處.另外產(chǎn)生 橫向漂移從而影響等離子體穩(wěn)定性.,帶電粒子流產(chǎn)生的磁場: 帶電粒子運(yùn)動會產(chǎn)生磁場.見圖: q 為一帶正電粒子沿Z向運(yùn)動,產(chǎn) 生的磁場沿圓柱坐標(biāo)切向. 如果 另一同號電荷粒子也沿Z向運(yùn)動. 它將受到指向Z 軸的洛侖茲力,而 原粒子也將受到此粒子的磁場作 用力. 兩個帶電粒子的磁相互作 用使它們一起被壓縮. 等離子體中有電流流過時產(chǎn)生的磁場: 圖中一個通有縱向電流的等離子 體圓柱,內(nèi)外均有磁場.圓柱體內(nèi) 運(yùn)動的正負(fù)電荷粒子與磁場作用 使粒子都向中心靠,起了磁壓縮的 作用.如果此壓縮力足以克服等離 子體熱運(yùn)動的壓力,柱將變細(xì).稱為 等離子體自磁壓縮.(pinch),磁約束:,磁鏡效應(yīng)：,首先，看一個帶電粒子以任意角度進(jìn)入磁場： a)磁場中粒子的軌道 b) 磁鏡場中粒子的漂移 角為粒子入射角.,在兩端放置兩個環(huán)形線圈可形成這樣 的磁場: 中間磁場弱,兩端強(qiáng). 我們分析帶電粒子在磁場中的運(yùn)動. 觀察三點(diǎn)位置: P P P下帶電 粒子所受到的力。(洛倫茲力),假設(shè)一帶正電的粒子以垂直于紙面向里的速度v進(jìn)入，在P1點(diǎn)處，由于B 的 軸向分量，使帶電粒子作圓周運(yùn)動。此處的磁場B還有一個不大的徑向分量， 它使帶電粒子受到一指向右邊的力，從而使帶電粒子邊回旋邊向右面移動， 進(jìn)入較弱磁場區(qū)。P2 點(diǎn)位置，由于這里磁場較弱，回旋半徑增大，磁場B 沒有徑向分量，粒子不再獲得向右加速 ，但由于粒子具有向右的速度，它能 繼續(xù)向右運(yùn)動，從而進(jìn)入右邊較強(qiáng)的磁場區(qū)。在右端磁場區(qū)，帶電粒子受到 軸向和徑向磁場作用，但徑向分量與前相反，所以粒子受到的軸向磁場力方 向向左。 所以，粒子總是受到指向磁場 減弱方向的軸向力， 稱為 磁鏡效應(yīng)。 使帶電粒子在磁 鏡之間來回震蕩。,磁鏡約束: 例： 地球磁場是一個天然的磁約束捕獲器，它使來的宇宙射線和太陽風(fēng) 中的帶電粒子在南北極之間震蕩。形成范阿侖 輻射帶。兩端磁力線強(qiáng), 中間弱，形成磁瓶，約束粒子。 為防粒子從一定角度逃逸，磁約束聚變堆設(shè)計成環(huán)形。,不穩(wěn)定性: 等離子體受到自身電流產(chǎn)生的磁場作用下引起收縮,稱箍縮效應(yīng). 箍縮效應(yīng)產(chǎn)生壓強(qiáng)與粒子熱運(yùn)動平衡.不穩(wěn)定因素如: a)扭曲不穩(wěn)定: 小小彎曲=凹側(cè)磁場凸側(cè)磁場=更彎 b) 臘腸不穩(wěn)定: 粗細(xì)略有不均勻 =進(jìn)一步變細(xì). 由于這些不穩(wěn)定因素,人造等離子體常在極短時間內(nèi)就分崩離析.,磁約束是利用強(qiáng)磁場約束帶電粒子. 變壓器原邊合上開關(guān)后,通過電磁感應(yīng),副邊 產(chǎn)生高壓,擊穿而電離從而產(chǎn)生等離子體. 本身電流加熱,且能約束等離子體. 除了本身電流加熱外,還有各種輔助加熱手段. 磁場愈強(qiáng),帶電粒子回旋半徑愈小,所以,強(qiáng)磁場能約束帶電粒子的運(yùn)動.,極向場線圈 環(huán)形線圈 垂直方向磁場 水平方向磁場,結(jié)合成螺旋方向的總磁場 此圖來源:Princeton Plasma Physics Lab,環(huán)形線圈-環(huán)狀磁瓶 希望帶電粒子無休止地繞磁力線運(yùn)動,但達(dá)到穩(wěn)定的約束很難.因為 磁力線在內(nèi)側(cè)強(qiáng),外側(cè)弱.會把粒子推向外側(cè)壁從而失去約束. 環(huán)形箍縮裝置 原理:電流通過等離子體時,產(chǎn)生的磁場對等離子體有箍縮效應(yīng). +變壓器原理 見圖. 原線圈通過一開關(guān)與一組高壓電容器相連. 環(huán)形反應(yīng)室作為變壓器的副線圈. 反應(yīng)室里充入等離子體核燃料.合上開關(guān),充了電的電容向 原線圈放電,產(chǎn)生強(qiáng)脈沖 電流,同時反應(yīng)室內(nèi)的等離子體中感應(yīng)出更強(qiáng)大的電流.這個電流將對等離子體自身 產(chǎn)生箍縮壓力,從而使等離子體被約束在一個環(huán)內(nèi). 同時,由于強(qiáng)大的電流通過等離子體起了加熱的作用,使溫度上升. 等離子體受箍縮變細(xì),但不穩(wěn)定,磁場分布也不均勻. 兩者結(jié)合, 即在環(huán)形箍縮裝置中的環(huán)形反應(yīng)器外面繞上線圈,并通以電流. 它產(chǎn)生軸向磁場B1.等離子體中的感應(yīng)電流則產(chǎn)生圈向的磁場B2. 見圖. 疊加后形成總磁場B. 理論和實驗均證明約束效果好。帶電粒子幾乎可以無休止地在反應(yīng)室內(nèi)繞磁力線 旋進(jìn)，由于磁力線呈螺旋形，在繞環(huán)形管一周后并不自相閉合， 粒子一會到 環(huán)管內(nèi)側(cè)，一會到外側(cè)，不會由于磁場不均勻而電荷分離。 這種磁約束結(jié)構(gòu)相對較簡單，較易制造。, B1,B2,原邊 變壓器 副邊,圖：ITER核融合實驗裝置的示意圖，以一個二米的人形來顯示其大小。(此圖是由Princeton Plasma Physics Laboratory提供。),主要 組件： 真空室 環(huán)形,外面套環(huán)形磁場線圈. 等離子體腔室. 磁場線圈. 變壓器為磁場線圈供電.超導(dǎo)磁體. 冷卻設(shè)備冷卻磁體. 包層模塊, 鋰,吸收熱能和高能中子. 收集器 收集氦產(chǎn)品. 水冷回路,將熱量經(jīng)熱交換器形成蒸汽,蒸汽驅(qū)動電渦輪發(fā)電, 形成的水進(jìn)入熱交換器.,慣性約束聚變 -依靠物質(zhì)的慣性約束等離子體. 依靠粒子束(激光束,或電子束,離子束) 加熱氘氚靶丸(約1mm左右) 由于粒子的慣性,在尚未嚴(yán)重飛散之前,完成適度的核聚變. 現(xiàn)代激光技術(shù)能產(chǎn)生聚焦良好的,能量巨大的脈沖光束,多路高強(qiáng)脈沖激光束 對稱地集射到靶上,靶表面消融為高溫等離子體,高速向外噴射.其反沖力擠壓靶心 靶心溫度,密度急劇升高,而產(chǎn)生聚變. 在十億分之幾秒時間里,激光被靶丸吸收,周圍形成幾千萬C度的高溫等離子體, 大部分外層向外噴射,其反沖力形成聚心沖擊波,使靶心千百倍壓縮并產(chǎn)生上億度 高溫,依靠聚心壓縮的慣性,靶心在尚未分散前發(fā)生聚變. 類似于氫彈引爆, 用原子彈所產(chǎn)生的高溫,高壓使氫彈中的聚變?nèi)剂蠑D壓在一起 在飛散之前發(fā)生聚變.但是要求有節(jié)奏地引爆一個個微型”氫彈”,從而得到連續(xù)的能量 供應(yīng).,原理圖 : 慣性約束聚變四個階段,激光輻照, 形成一個等離子體燒蝕層 內(nèi)爆壓縮 靶丸表面熱物質(zhì)噴發(fā),反向壓縮. 聚變點(diǎn)火 通過向心聚爆過程,達(dá)到高溫,高 密度狀態(tài). 聚變?nèi)紵?熱核燃燒在被壓縮燃料內(nèi)部蔓延 * * 左圖: 柱形黑腔間接驅(qū)動靶示意圖 間接驅(qū)動: 高功率激光束(或離子束)穿過小孔入靶室 內(nèi)壁吸收后放出X 射線，并迅速充滿腔室 形成強(qiáng)光壓，壓縮靶中心的小球。照射均勻 性要求較低，但需更強(qiáng)激光。,1974年美國的KMS公司首先使用激光驅(qū)動向心聚爆方法,測到 聚變反應(yīng)產(chǎn)生的中子. 2010年初，美國國家實驗室使用192 束激光完成首次可控核聚變實驗。研究人員 表示，他們能為實現(xiàn)自持核聚變反應(yīng)提供點(diǎn)火所需條件。 2010年10月進(jìn)行了亞臨界核爆試驗，192束激光，1MJ 此裝置可用于 . 模擬核爆炸，研究核武器性能 . 模擬超新星，黑洞邊界，恒星內(nèi)核環(huán)境。 . 借助它來制造類似太陽內(nèi)部的聚變反應(yīng)。 激光能量在黑體輻射腔內(nèi)轉(zhuǎn)換成X 射線轟擊靶件。在激光束進(jìn)入黑體輻射腔的地方 增加高溫低密度等離子體，是出現(xiàn)等離子體光柵的關(guān)鍵，利用激光與等離子體的相 互作用調(diào)節(jié)激光束的能量分布。等離子體光柵如同小型棱鏡，改變了部分激光能量 的方向。 兩種聚變共同點(diǎn)： 都要求高達(dá)一億度的反應(yīng)溫度。 不同： 慣性核聚變等離子體密度極高 1026 /cm,約束時間納秒級，10(-9)S 與氫彈熱核反應(yīng)條件相似。 磁約束： 密度n 低得多， 10 / cm, 約束時間須長達(dá)秒的量級。 未來可能的驅(qū)動源： KrF 激光，離子束，（特別是能從電子束二極管稍加改變 可獲得輕離子束）。,原理: 在適當(dāng)條件下, 利用電子碰撞激發(fā)和能量轉(zhuǎn)移激發(fā)等,氣體分子 有選擇地被激發(fā)到某高能級上, 從而形成與某低能級的粒子數(shù)反轉(zhuǎn), 產(chǎn)生受激發(fā)射躍