近年來,能源問題日益嚴重,科學家每日在為能源問題而困擾。核聚變,因其清潔且取之不盡的特點而受到人們的重視。科學家一直夢想著有一天可以利用核聚變發電來解決日益嚴重的能源問題。而近日,隨著美國國家點火裝置(NIF)全球最大的激光機即將完成,這個夢想也不再那么遙遠了。目前,研究人員正在加緊進行這個無限潛能的裝置測試工作。 核聚變是指由質量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),發生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核,并伴隨著巨大的能量釋放的一種核反應形式。 相比核裂變,核聚變幾乎不會帶來放射性污染等環境問題,而且其原料可直接取自海水中的氘,來源幾乎取之不盡,是理想的能源方式。 目前人類已經可以實現不受控制的核聚變,如氫彈的爆炸。但是要想能量可被人類有效利用,必須能夠合理的控制核聚變的速度和規模,實現持續、平穩的能量輸出。科學家正努力研究如何控制核聚變,而目前 唯一最簡單可行的可控核聚變方式:是以普通氫原子(其他原子也可以,但是需要的啟動能量更為巨大)為反應原料,通過降溫(和其他降低物質能量)的方法,縮小氫原子之間的距離,直到原子核的融合,從而釋放出能量。 而聚變的啟動能量來源也是核聚變中也是很重要的,自從1994年被稱為“國家點火設施”的激光核聚變計劃被正式簽發以來,美國科學家便將希望寄托在在這國家點火裝置(NIF)上了。國家點火裝置(NIF)位于美國加利福尼亞州勞倫斯一利弗莫爾國家實驗室,有850名科學家和工程師。另外大約有100名物理學家在那里設計實驗。國家點火裝置(NIF)長215米,寬120米,大約同古羅馬圓形競技場一樣大,是目前世界上最大和最復雜的激光光學系統,它將模擬同太陽和其他恒星內部相似的條件,使氫原子核發生聚變形成氦核,并釋放能量,其目的是成為第一個突破平衡點的設施,即激光在聚變反應中產生的能量大于它們所消耗的能量,從而在實驗室條件下實現人類歷史上的第一次聚變點火。NIF注入激光系統由主振室、預放模塊、輸入探測包和預放光束傳輸系統四部分構成,負責產生全系統的種子脈沖,經過時間和空間整形、位相調制、放大和分束后,實現焦耳級輸出。它將192條激光束集中于一個花生米大小的、裝有重氫燃料的目標上。每束激光發射出持續大約十億分之三秒、蘊涵180萬焦耳能量的脈沖紫外光——這些能量是美國所有電站產生的電能的500倍還多。當這些脈沖撞擊到目標反應室上,它們將產生X光。這些X光會集中于位于反應室中心裝滿重氫燃料的一個塑料封殼上。NIF研究人員估計,x光將把燃料加熱到一億度,并施加足夠的壓力使重氫核生聚變反應。釋放的能量將是輸入能量的15倍還多。 目前,國家點火裝置已經基本上完成了其建設工作,它將于2009年3月竣工。屆時,研究人員將開始準備為聚變點火,第一次實現暫定于2010年,核聚變實驗定于2011年。調試工作包括進行一系列優化和測試實驗,以獲取點火實驗所必需的關鍵激光參數和點火靶參數。這些調試工作將在第一次點火打靶前完成。點火實驗對靶工作性能的要求主要體現在:力能學性能、對稱性,激波時序以及靶丸流體動力學。研究人員推測,一旦核聚變實驗成功,我們將有可能在2020年建成第一座核聚變發電廠,而在那不久后,其會很快的商業化。在那一天,科學家們這幾十年來追尋的夢想,將成為現實。