法國價(jià)值30億歐元的激光核聚變反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室將在反應(yīng)室中置入兆焦級(jí)激光。

　　對(duì)于任何一個(gè)熟悉激光核聚變的研究人員來說，參觀兆焦耳激光器（lasermégajoule，以下簡稱lmj）——去年剛在法國大西洋沿岸建成的一項(xiàng)耗資30億歐元的研究裝置，都會(huì)產(chǎn)生一種似曾相識(shí)的錯(cuò)覺。現(xiàn)場所見和美國加利福尼亞州國家點(diǎn)火裝置（nif）可謂“一模一樣”。

　　lmj的占地面積和nif一樣，都約為一個(gè)體育場大小，都是閃亮的白色金屬框架，同樣的方形束射管與10米寬的反應(yīng)室。不同的是，這里的咖啡品種更加豐富，安全管制沒有那么苛刻，參觀者可訪問的地方更大、可獲得的信息量更多。然而，整體來看走進(jìn)lmj的大門就像踏入了美國勞倫斯利物莫國家實(shí)驗(yàn)室——這是另一個(gè)運(yùn)行nif的核武器實(shí)驗(yàn)室，只不過這個(gè)世界由法國控制。

　　“雙胞胎”核聚變裝置

　　這種相似性并非巧合。兩個(gè)地點(diǎn)的設(shè)施都是為了同一個(gè)目的而建——即讓數(shù)十束強(qiáng)激光射向一個(gè)目標(biāo)靶標(biāo)，在瞬間形成極高溫和極大壓力。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室也存在廣泛合作，兩個(gè)設(shè)施也都是出于軍事目的：復(fù)制微型核爆炸，使核武器科學(xué)家可以確保在需要時(shí)無須經(jīng)過測試即可引爆。和美國同類型裝置相似，法國裝置的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)慣性核聚變（ife）研究，用激光脈沖打破氫同位素的膠囊，使氫同位素熔合成氦，釋放出其中蘊(yùn)藏的巨大能量，并在未來某一天被用于核電站。

　　但是與nif初始目的最大不同之處是，lmj的首要目的是絕密武器。2009年nif建成之后，利弗莫爾市研究人員啟動(dòng)了一項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的緊急計(jì)劃——即生成一個(gè)可自我維持的核聚變反應(yīng)堆，并制造出點(diǎn)火時(shí)所需的龐大能量。然而，他們實(shí)現(xiàn)此研究目標(biāo)的計(jì)劃失敗了，并改變了實(shí)驗(yàn)方法。

　　法國lmj的建造者替代能源與原子能委員會(huì)（cea）也希望實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，因?yàn)檫@是核武器研究和能源研究的基礎(chǔ)。“是激光點(diǎn)火的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)了裝置設(shè)計(jì)。”lmj項(xiàng)目負(fù)責(zé)人pierrevivini說。但是利用激光核聚變發(fā)電的研究項(xiàng)目將會(huì)留給該機(jī)構(gòu)之外的學(xué)術(shù)人員，他們要等到兩年后才能接觸到該裝置。當(dāng)他們參與進(jìn)來時(shí)，一些主要設(shè)計(jì)差別可能會(huì)賦予lmj比nif更有利的點(diǎn)火時(shí)機(jī)。

　　就其核心來說，兩個(gè)裝置就像是一對(duì)“雙胞胎”。和nif相同，lmj的研究人員也在使用光纖激光器制造出一束持續(xù)時(shí)間僅為十億分之幾秒的紅外線。然后，這束較弱的紅外線會(huì)進(jìn)入前置放大器——在脈沖到來前，用氙氣閃光燈使摻釹激光玻璃厚片充滿能量。它們會(huì)把能量傳入光束中，在光線分成很多平行光并被送到主放大鏡之前（同樣的摻釹激光玻璃與同樣的疝氣燈，不過規(guī)模更大），使其達(dá)到1焦耳。

　　運(yùn)行原理

　　lmj有22個(gè)主放大鏡鏈條，位于建筑周圍的四個(gè)大廳中，每個(gè)放大鏡都可以容納八組平行光束。在每次激光射擊中，八組光線在四組放大鏡之間來回反彈并使能量增加至2萬倍。精心設(shè)計(jì)的放大鏡陣列將使176束光線圍繞球形反應(yīng)室的各個(gè)方向；然后最后一組光學(xué)鏡片將會(huì)把紅外光變成紫外線（uv），并把它們集中到反應(yīng)堆中心針尖大小的一個(gè)點(diǎn)上。重新把這些光線集合在一起之后會(huì)向反應(yīng)室中心的目標(biāo)點(diǎn)上傳遞1.5兆焦的能量——大致相當(dāng)于載重2噸的卡車以每小時(shí)140公里運(yùn)行時(shí)的動(dòng)能。而nif的激光則可以傳遞1.8兆焦的能量。