聚變反應實驗條件模擬成功

據美國物理學家組織網3月16日（北京時間）報道，目前的商業核電站都是用核裂變來發電，核聚變迄今還無法用于大規模商業核電站中。最近，美國國家點火裝置（NIF）項目的科學家攻克了點火裝置中兩個關鍵難題，如太陽般的極端高溫以及均勻的、使標靶不會失形的壓力，從而演示了在激光驅動下產生核聚變所需的條件。研究結果發表在近日出版的《物理評論快報》上。
　　與核裂變相比，聚變反應能產生同樣巨大的能量但核廢料卻更少。NIF的目標是實現聚變反應，最終用來生產可持續的清潔能源。NIF科學家們正在研究的是一種慣性約束聚變（ICF），即在高能激光熱量和壓力條件下的聚變，將一個一英寸（約2.5厘米）見方的金質燃料芯塊（稱為“黑體輻射空腔”）作為氫同位素原子核發生聚變的場所。ICF反應的目標是獲得點火，讓聚變反應內部的燃料芯塊所產生的能量，比激光引發反應時所提供的能量高10至20倍甚至更高。
　　在最近的實驗中，NIF科學家獲得了類似太陽的極端高溫以及均勻、使標靶不會失形的壓力。他們用一種直徑2毫米的塑料小球代替了金質黑體輻射空腔，將192束激光聚集在含氦元素的塑料球上，所產生的巨大熱量中近90%轉換為X射線，使溫度達到360萬攝氏度。在這一溫度下，2毫米直徑的塑料球各向均勻收縮為只有1/10毫米。
　　NIF副主管愛德華·莫斯表示，新實驗已經模擬出聚變反應發生的實驗條件，比以前更加切實可行，并有望在明年上半年進行真正的演示。研究人員目前正在對含有不等量氘和氚的小球進行測試，以檢驗不對稱向心聚爆的可行性，以實現最終的點火。
　　盡管實驗條件看起來相當成熟，但真正的點火跟實驗還有些不同。真正點火時，燃料芯塊中用的不是氦而是鈹元素，并包含了氫同位素氘和氚。激光產生的X射線使鈹產生一種向內的向心聚爆，將震波傳給氫同位素，進一步提高氘和氚原子核的溫度，達到臨界點后，它們才會克服彼此的斥力而聚合在一起。