【激光核聚变】中国激光核聚变神器--神光设备

激光核聚变（laser nuclear fusion）是以高功率激光作为驱动器的惯性束缚核聚变。在探究完结受控热核聚变反响进程中，跟着激光技能的展开，1963年苏联科学家N.巴索夫和1964年我国科学家王淦昌别离独立提出了用激光照射在聚变燃料靶上完结受控热核聚变反响的设想，拓荒了完结受控热核聚变反响的新路径激光核聚变。

激光核聚变要把直径为1毫米的聚变燃料小球均匀加热到1亿度，激光器的能量就有必要大于1亿焦，这在 技能上是很难做到的。直到1972年美国科学家J.纳科尔斯等人提出了向心爆聚原理今后，激光核聚变才变成受控热核聚变研讨中与磁束缚聚变平行展开的研讨路径。

激光核聚变中的靶丸是球对称的。球的基地区域（半径约为3毫米）充有低密度（≤1克/公分3）的氘、氚气体。球壳由烧蚀层和燃料层构成：烧蚀层的厚度为200—300微米，资料是二氧化硅等低Z（原子序数）资料；燃料层的厚度约300微米，资料是液态氘、氚，其质量约5毫克。有的靶丸的基地区域是真空，球壳由富含氘、氚元素的塑料构成。有的靶丸则用固体氘、氚燃料，球壳由玻璃构成。

当激光对称照射在靶丸外表上时，烧蚀层外表资料便蒸腾和电离，在靶丸周围构成等离子体。激光束的有些能量在临界密度层处（该处的等离子体频率与入射的激光频率持平）被反射掉，另一有些能量则被等离子体吸收并加热等离子体。

等离子体的热量通过热传导穿过临界密度层向烧蚀层内传递，烧蚀层资料蒸腾并向附近飞散发生反作用力（相似火箭推动原理），将靶丸球壳向靶心紧缩（爆聚）发生传达的球形激波，使靶丸内氘、氚燃料的密度和温度添加，这种效应称为向心爆聚。

假如激光脉冲的波形选得适合，则向心传达的球形激波可集聚到靶丸球心区域，使球心区域一有些氘、氚燃料优先加热，构成热斑。当热斑中的温度高到足以发生聚变反响时，则开释出的聚变能量就可驱动通过靶丸径向向外传达的超声热核爆炸波。

并在靶丸物质移动之前就能将燃料层的聚变燃料加热并发生聚变反响，终究将烧蚀层销毁。因此，激光束的能量仅用于发生向心爆聚和加热靶心的热斑燃料上，不需将悉数靶丸均匀加热到热核聚变温度，然后下降了对激光器功率的恳求。

完结激光核聚变有直接驱动法和直接驱动法两种：①直接驱动法是将激光束直接照射在靶丸外表上，驱动器大多是钕玻璃激光器。长处是激光束的能量使用功率高，运转牢靠，且可进行时空操控。缺陷是有必要恳求激光束均匀照射在靶丸外表上，否则会构成向心爆聚的不对称，还或许在烧蚀层等离子体中发生不稳定性，使靶壳损坏，构成靶壳和核聚变燃料彼此混合而下降紧缩（爆聚）作用。

此外激光功率的耦合功率（5%—10%）和重复发射脉冲的频率（每秒输出1—10个激光脉冲）都不够高。研讨中的新式激光驱动器有KrF准分子激光器及用激光二极管泵浦的固体激光器等。KrF准分子激光器的长处是：波长较短，激光吸收功率高，波形整形才干强，输出脉冲幅度可变化规模大等。但还存在许多技能疑问，如激光器的功率、脉冲的重复频率、光学传输的杂乱性、激光器的牢靠性与耐用性及高本钱等。

激光泵浦的固体激光器的长处是重复频率高、功率高，通过变频可使波长变短，取得高功率输出，运转牢靠等。存在的疑问是激光二极管造价高，并需求找到长寿命荧光的激光资料。②直接驱动法是将富含聚变燃料的靶丸悬在一个用高Z资料（如金）做成的小腔内，激光束通过腔壁上的小孔照射在腔的内壁上（不是直接照射在靶丸上）。腔壁外表物质吸收激光束的能量温度增加，发生软X射线。

在薄壁层热资料内，辐射和资料之间简直是热平衡的，因此构成软X射线的辐射场。辐射热波向冷壁传输，高Z冷壁被加热并发射软X射线，变成软X射线的再发射区。软X射线均匀地照射在腔内靶丸大将其烧蚀，通过向心爆聚等进程发生热核聚变反响。

直接法的长处是对激光束光斑的均匀性恳求不高，且软X射线能均匀辐照在靶丸外表上，完结对称爆聚。缺陷是激光通过期等离子领会驱动参量不稳定性，并且激光束能量的使用功率不及直接驱动法高。