近日，負責美國國家點火裝置（National Ignition Facility，NIF）項目的科學家指出，NIF中世界最高能的激光系統正向實現能量增益的聚變反應的目標逐漸逼近。

　　7月5日，科學家用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——這是至今為止所達到的最高能量及功率。

　　實驗結果表明，距激光器達到實現點火所需的條件指日可待。NIF的負責人說：“此次點火實驗達到了前所未有的水平，這確保了激光器將在實現聚變的必要設計指標下運行。”

　　盡管尚未進行點火演示，演示時間也并未確定。但據加州NIF設施的官員稱，他們已完成了實現目標所需進程的75%。

　　“我們所收集的所有實驗數據資料表明，我們離實現點火的目標已經近在咫尺，且并未發(fā)現影響點火的關鍵性問題”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。”

　　雖然科研團隊并未對激光聚變點火這一重要事件制定出準確時間，但激光聚變能負責人Mike Dunne今年早些時候曾說，點火可能在2012年年內實現。

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

    下一步：α粒子加熱

　　NIF團隊的下一主要步驟是“α粒子加熱”工作。即對激光內爆基礎上產生的氦原子核（α粒子）進行加熱，提高聚變燃料的溫度并維持等離子體高溫，使聚變反應持續(xù)。

　　“我們已成功從核聚變反應產生α粒子，并使燃料達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α粒子加熱最可行的內爆方式。”

　　可重復性

　　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的可重復性。“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——激光系統傳送能量首次達到1.8MJ，伴隨411 TW的峰值功率。

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

　　建造NIF設施最主要的原因是實現以受控方式來模擬核爆炸產生的條件——從而取代地下核武器試驗。此外，在激光系統所創(chuàng)建的極端環(huán)境下，科學家還可模擬恒星和巨大行星內核的環(huán)境，進行科學試驗，為科學界提供大量此前無法獲取的數據。

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

　　除核能管理和科學研究中的應用外，更長遠的目標是開發(fā)可作為未來聚變發(fā)電站的此類聚變系統。雖然這一目標現在看來還遙不可及，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；采用可經受反復激光聚爆和伴隨著核聚變中子轟擊的光學和其他組件；并能夠以較為合理的成本實現上述條件。

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