近日，負(fù)責(zé)美國國家點火裝置（National Ignition Facility，NIF）項目的科學(xué)家指出，NIF中世界最高能的激光系統(tǒng)正向?qū)崿F(xiàn)能量增益的聚變反應(yīng)的目標(biāo)逐漸逼近。

　　7月5日，科學(xué)家用192束激光向裝有氘氚混合物的貧化鈾微型靶丸發(fā)射了1.8MJ、500TW激光能量——這是至今為止所達(dá)到的最高能量及功率。

　　實驗結(jié)果表明，距激光器達(dá)到實現(xiàn)點火所需的條件指日可待。NIF的負(fù)責(zé)人說：“此次點火實驗達(dá)到了前所未有的水平，這確保了激光器將在實現(xiàn)聚變的必要設(shè)計指標(biāo)下運行。”

　　盡管尚未進(jìn)行點火演示，演示時間也并未確定。但據(jù)加州NIF設(shè)施的官員稱，他們已完成了實現(xiàn)目標(biāo)所需進(jìn)程的75%。

　　“我們所收集的所有實驗數(shù)據(jù)資料表明，我們離實現(xiàn)點火的目標(biāo)已經(jīng)近在咫尺，且并未發(fā)現(xiàn)影響點火的關(guān)鍵性問題”他們說道，“我們可能在未來的幾個月或更長時間里獲得重大成就。無論如何，這相比原定項目計劃中的50年期限將大大縮短。”

　　雖然科研團(tuán)隊并未對激光聚變點火這一重要事件制定出準(zhǔn)確時間，但激光聚變能負(fù)責(zé)人Mike Dunne今年早些時候曾說，點火可能在2012年年內(nèi)實現(xiàn)。

　　Dunne在今年1月舉辦的SPIE美國西部光電展（Photonics West）發(fā)言時說 ：“我們現(xiàn)在有信心宣布，聚變點火將在未來的6-18個月內(nèi)實現(xiàn)。”

    下一步：α粒子加熱

　　NIF團(tuán)隊的下一主要步驟是“α粒子加熱”工作。即對激光內(nèi)爆基礎(chǔ)上產(chǎn)生的氦原子核（α粒子）進(jìn)行加熱，提高聚變?nèi)剂系臏囟炔⒕S持等離子體高溫，使聚變反應(yīng)持續(xù)。

　　“我們已成功從核聚變反應(yīng)產(chǎn)生α粒子，并使燃料達(dá)到足夠密度以儲存所需能量”NIF研究人員說，“我們將在今年夏天的實驗中尋找實現(xiàn)α粒子加熱最可行的內(nèi)爆方式。”

　　可重復(fù)性

　　此次1.8 MJ/500 TW的能量發(fā)射是一系列192束激光實驗中最近的一次，這也表明了該激光系統(tǒng)的可重復(fù)性。“NIF會定期在比原先性能更高的水平下運行”實驗室介紹道。

　　在一系列實驗中，7月5日的實驗總能量第三次超過1.8MJ。此前，科學(xué)家取得的最高激光發(fā)射能量是在7月3日的實驗中，在423W的峰值功率下有超過1.89MJ的能量傳遞到靶丸。

　　今年三月的發(fā)射就已為7月5日的實驗奠定了基礎(chǔ)——激光系統(tǒng)傳送能量首次達(dá)到1.8MJ，伴隨411 TW的峰值功率。

　　“自20多年前被構(gòu)想以來，NIF裝置正逐漸向科學(xué)家們所規(guī)劃的激光聚變裝置靠攏”NIF主任Edward Moses在實驗室聲明中說，“它現(xiàn)在正全面投入運作，科學(xué)家們也正朝著實現(xiàn)點火的目標(biāo)以及為國家安全及基礎(chǔ)科學(xué)研究的用戶群體提供實驗渠道，最終實現(xiàn)長期追尋的清潔核聚變能源而努力。”

　　建造NIF設(shè)施最主要的原因是實現(xiàn)以受控方式來模擬核爆炸產(chǎn)生的條件——從而取代地下核武器試驗。此外，在激光系統(tǒng)所創(chuàng)建的極端環(huán)境下，科學(xué)家還可模擬恒星和巨大行星內(nèi)核的環(huán)境，進(jìn)行科學(xué)試驗，為科學(xué)界提供大量此前無法獲取的數(shù)據(jù)。

    　“500TW的能量發(fā)射是NIF團(tuán)隊所取得的非凡成就，創(chuàng)造了迄今只存在于恒星內(nèi)部深處的前所未有的實驗條件”，麻省理工學(xué)院高能密度物理部負(fù)責(zé)人Richard Petrasso在NIF的陳述中說，“對于世界各地的科學(xué)家以及像我們這樣積極尋求極端條件下基礎(chǔ)科學(xué)和實驗室聚變點火目標(biāo)的人來說，這無疑是一個振奮人心的非凡成就。”

　　除核能管理和科學(xué)研究中的應(yīng)用外，更長遠(yuǎn)的目標(biāo)是開發(fā)可作為未來聚變發(fā)電站的此類聚變系統(tǒng)。雖然這一目標(biāo)現(xiàn)在看來還遙不可及，必須克服一系列挑戰(zhàn)——用激光在10 Hz的左右的頻率射擊靶丸；采用可經(jīng)受反復(fù)激光聚爆和伴隨著核聚變中子轟擊的光學(xué)和其他組件；并能夠以較為合理的成本實現(xiàn)上述條件。

　　尋求能經(jīng)受這種極端條件的光學(xué)元件原是NIF激光器性能打靶水平中所關(guān)心的主要問題之一。但實驗室研究人員正與工業(yè)合作伙伴密切合作，對光學(xué)元件進(jìn)行改進(jìn)并大幅度降低缺陷等級，為最新研究成果鋪平道路。