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NIF激光器以现在的配置难以实现点火
点击: 添加时间:2016-06-30 10:59 信息来源:未知

在原计划时间的3年之后,美国能源部(DOE)仍不确定耗资35亿美元的国家点火装置(NIF)是否能实现点火。现在,他们有了新的计划:确定NIF能否达到既定目标,如果不能就找出原因。

  “问题是NIF激光器是否能以现在的配置实现点火的目标,而不是什么时间能实现”,DOE所属的国家核安全局(NNSA)在今年5月报告中提到。另外,2012年9月NNSA已经将点火攻关计划延长了2年,现在3年时间又过去了。

  报告显示,自2012年以来NIF已取得了很大的进展,但NNSA认为NIF的点火目标仍然不可预期。在2012年12月提交美国国会的一份报告中,NNSA认为”并没有令人信服的证明可以表明NIF间接驱动方法不能实现点火。“不过,时任NNSA局长的Tom D’Agostino表示”确认NIF能否实现点火目标,还为时过早”。

  自2012年以来,NIF打靶频率几乎翻了一番,关于装置的诊断已得到改善,同时确定点火的关键障碍方面也已取得进展,也进行了α加热过程的首次实验演示。

  在ICF的新计划中,NNSA建立了新目标:将2020年作为确定NIF能否实现点火目标的最后期限。这与2009年NIF刚开始运行时支持者所做的关于点火计划的空头保证形成了鲜明的对比。虽然NIF点火实验仍在继续,他们也在穿插着进行其他实验,旨在加深对其他与核武器有关的现象了解,例如在极高压和密度下的材料行为。

  与此同时,同样由NNSA惯性约束聚变研究项目支持的罗彻斯特大学Omega激光器以及桑地亚国家实验室Z装置在寻找实现点火的可能方案。Omega采用直接驱动方案,而Z装置则使用电磁场来产生内爆。

  NNSA认为,计算机模拟预测NIF能够达到点火条件,但缺少对物理可行性的掌握,这样的预测难以令人信服。没有意识到这一点,再加上失败的科学项目管理方法,导致了点火项目的失败。

  美国海军研究实验室(NRL)激光核聚变项目的前负责人Stephen Bodner一直直言不讳地批评NIF。在1995年发表的一篇论文中,他就曾预测超强激光导致等离子体的不稳定性。再加上不可预知的磁场,都会阻止实现点火所需的对称性内爆。

  “这项报告基本上确认了我在1995年预测的问题,” StephenBodner表示。”历时21年,耗费了数十亿美元,最后证实了我的预测。”

  Stephen Bodner认为像NIF或Omega这样的固体激光器是无效的,而氟化氪(KrF)气体激光器(他在NRL任职时曾协助制造两台)才是点火驱动的最佳选择(见Stephen Bodner等发表在High Power Laser Scienceand Engineering 2013年第1期上的论文:Laser requirementsfor a laser fusion energy power plant)。KrF气体激光器能够在直驱模式下产生更宽带宽的激光光束,这样就可以消除不对称热斑的影响。但是,在NNSA的聚变计划中并不包含KrF 激光器。

  俄罗斯和中国计划建设的激光设备将可能超越NIF。这意味着,在一个没有核试验时代,能产生500MJ聚变能量的装置将是影响武器计划健康发展的至关重要的因素。但是,这么大的能量10年内无法实现。

  并且,Stephen Bodner认为,NIF对温度、电离、压力、密度以及辐射光谱的要求从根本上不同于核武器。根据NIF实验结果来推断核武器的任何情况是极不负责任的。

  曾经协助监管NIF的前NNSA科学家David Crandall却持有不同的观点。他认为利用计算机程序预测点火虽然存在错误,但为武器专家提供了有关核试验数据的新标准。”这对武器项目来说是极其重要的”,他说。

  另外,重新配置NIF以实行直接驱动实验的方法正由以罗彻斯特大学为主导的团队进行评估,该过程将需消耗数亿美元。

  非赢利性组织核聚变能协会(FusionPower Associates)主席Stephen Dean表示,能源部对NIF的注意力已从实现点火这一里程碑目标转移到武器研究上了,他们不想困在点火问题上。

  “作为一个为实现目标而奋斗的团队,当发现目标无法实现时,仓促之间总得做点什么”,Stephen Dean表示。

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