近日，第8屆慣性聚變科學(xué)與應(yīng)用國(guó)際會(huì)議(IFSA2013)在日本奈良召開(kāi)。會(huì)議報(bào)道了激光聚變方面國(guó)際上的最新研究進(jìn)展。

　　以Ed. Moses為代表的美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告了他們的最新研究進(jìn)展。在2008年11月到2013年6月4日這四年多時(shí)間里，NIF打靶的總發(fā)次達(dá)到了1288次。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，大大加強(qiáng)了對(duì)聚變物理的認(rèn)識(shí)。2013年8月進(jìn)行的最新實(shí)驗(yàn)中，利用NIF裝置的1.7MJ的三倍頻激光能量獲得了3×10^15的中子產(chǎn)額，如果以能量計(jì)算，聚變反應(yīng)輸出能量約為8kJ。這表明在NIF上的激光聚變實(shí)驗(yàn)已接近α粒子加熱(定義為中子產(chǎn)額翻倍)并接近實(shí)現(xiàn)激光聚變的科學(xué)意義上的得失相當(dāng)(scientific break-even，定義為聚變輸出能和聚變?nèi)剂系玫降哪芰恐?，按目前NIF上間接驅(qū)動(dòng)聚變的實(shí)驗(yàn)條件，科學(xué)意義上的得失相當(dāng)意味著聚變輸出能量約為10.3kJ)。在這一實(shí)驗(yàn)中內(nèi)爆速度為310km/s，ρR=0.85g/cm2，他們計(jì)劃沿這一研究思路，實(shí)現(xiàn)內(nèi)爆速度380km/s，ρR=1 g/cm2。

圖一

　　同時(shí)，間接驅(qū)動(dòng)物理診斷能力得到了極大提升。利用10keV X射線背光成像得到了赤道和軸向靶丸內(nèi)爆形狀。利用中子成像的能量分辨可將熱斑區(qū)域從整個(gè)燃料區(qū)分離開(kāi)來(lái)。

　　其他研究包括為解決P2和P4不對(duì)稱性，提出了充氣和近真空兩種黑腔設(shè)計(jì)方案，其中短脈沖、近真空黑腔實(shí)驗(yàn)取得了很好結(jié)果；為了使驅(qū)動(dòng)激光脈沖縮短到5ns左右，考慮使用高密度金剛石(碳)燒蝕材料；橄欖形黑腔的設(shè)計(jì)逐漸成熟。

法國(guó)LMJ將追隨NIF的腳步進(jìn)行核爆模擬研究。按照設(shè)計(jì)LMJ裝置將由 240路束線構(gòu)成，計(jì)劃先完成176路的安裝。LMJ裝置將提供3ns到25ns的三倍頻激光，激光總能量大于1.3MJ，總功率超過(guò)400TW。PETAL裝置建在LMJ附近，將與LMJ共同實(shí)驗(yàn)。按照設(shè)計(jì)，PETAL裝置輸出脈寬為0.5~10ps的短脈沖激光光束，能量高達(dá)3kJ，靶面聚集功率可達(dá)10^20W/cm2。在7ps處的對(duì)比度達(dá)到10^-7。目前，LMJ裝置的所有激光組件和系統(tǒng)已經(jīng)通過(guò)檢驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)要求，全部176路激光束線已經(jīng)完成安裝。大部分診斷設(shè)備也安裝到靶區(qū)。PETAL裝置的前端和壓縮部分已經(jīng)通過(guò)檢驗(yàn)，放大器部分已經(jīng)完成安裝。LMJ計(jì)劃2014年開(kāi)始用于實(shí)驗(yàn)，PETAL計(jì)劃2016年開(kāi)始用于實(shí)驗(yàn)。

　　俄羅斯計(jì)劃于2020年建成兩倍頻2.8MJ，192路的激光裝置UFL-2M，用于直接驅(qū)動(dòng)激光聚變研究。

　　羅徹斯特大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)介紹了其在直接驅(qū)動(dòng)激光聚變方面的進(jìn)展，指出直接驅(qū)動(dòng)的4個(gè)主要挑戰(zhàn)為，內(nèi)爆速度、流體不穩(wěn)定性、對(duì)稱性(這是針對(duì)極驅(qū)動(dòng)的)和高能電子的預(yù)加熱。

　　國(guó)際激光聚變能源研究得到加強(qiáng)，并逐漸形成共識(shí)。ED. Moses， C. Edwards，Azechi等對(duì)美國(guó)、歐盟、日本、俄國(guó)等的聚變能源計(jì)劃進(jìn)行了介紹。

　　美國(guó)強(qiáng)調(diào)：作為美國(guó)能源長(zhǎng)期研發(fā)計(jì)劃的一部分，建立慣性聚變能源研發(fā)計(jì)劃是十分必要的。

　　HiPPER希望(和LIFE等一起)架起連接點(diǎn)火和商業(yè)化聚變電站的橋梁。HiPPER是歐洲研究裝置戰(zhàn)略論壇(ESFRI， European Strategy Forum on Research Infrastructures)的一個(gè)計(jì)劃，目前HiPPER 計(jì)劃得到團(tuán)隊(duì)建設(shè)(community building)方面的資助(STFC)，ESFRI能源委員會(huì)正在對(duì)HiPPER計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估。HiPPER已經(jīng)開(kāi)始對(duì)聚變靶室的屏蔽和遙控、第一壁保護(hù)和相關(guān)材料、氚增殖、系統(tǒng)模擬等進(jìn)行全方位研究。

日本重點(diǎn)進(jìn)行以快點(diǎn)火方案為主的激光聚變研究，計(jì)劃于2020年利用FIREX-II實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火燃燒，2030年實(shí)現(xiàn)電力輸出。這次會(huì)議上有多個(gè)報(bào)告強(qiáng)調(diào)其在已有金錐快點(diǎn)火方案基礎(chǔ)上的改進(jìn)，即利用外加的強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)約束，引導(dǎo)超熱電子的傳輸，以更好地實(shí)現(xiàn)快點(diǎn)火。

　　在會(huì)議上，激光聚變的許多其他問(wèn)題，如納秒、皮秒和飛秒激光器的建造，激光等離子體相互作物理的各個(gè)方面、各種診斷技術(shù)的發(fā)展，新的聚變方案等也得到廣泛討論。

　　2013年5月19~22日，由中科院上海光機(jī)所和美國(guó)國(guó)際光學(xué)工程協(xié)會(huì)(SPIE)聯(lián)合主辦的第二屆“環(huán)太激光損傷——高功率激光光學(xué)材料”專題研討會(huì)(2013 Pacifi-Rim Laser Damage-Optical Materials for High Power Laser)在上海嘉定舉行，參會(huì)人數(shù)較第一屆明顯增加。會(huì)議圍繞紫外-紅外高功率激光損傷，激光切割和加工，缺陷、污染、拋光和表面損傷，表征技術(shù)和測(cè)量方法，高損傷閾值薄膜，非線性激光晶體，激光陶瓷，光學(xué)玻璃與光纖等8個(gè)議題展開(kāi)。本屆會(huì)議得到了參會(huì)代表的高度評(píng)價(jià)，為環(huán)太平洋地區(qū)乃至全世界范圍的相關(guān)科技領(lǐng)域科研人員開(kāi)展學(xué)術(shù)交流提供了良好平臺(tái)，拓展了與國(guó)內(nèi)外知名科研單位的合作機(jī)會(huì)，進(jìn)一步擴(kuò)大了我國(guó)在高功率激光損傷與光學(xué)材料領(lǐng)域的國(guó)際影響力。