1992年7月,克林頓總統(tǒng)宣布美國延期暫停核試驗(yàn),同時(shí)責(zé)成能源部探索在不進(jìn)行地下核試驗(yàn)的情況下確保美國核彈頭先進(jìn)、可靠和保密的其他途徑。1994財(cái)政年度,國防管理法規(guī)要求能源部提交一項(xiàng)有關(guān)美國核武器核心知識(shí)和技術(shù)資料安全管理的計(jì)劃。1994年11月,被稱為“國家點(diǎn)火設(shè)施”的激光核聚變計(jì)劃正式簽發(fā),同時(shí)得到能源部“慣性約束核聚變”顧問委員會(huì)的贊同,并于1996年的國會(huì)預(yù)算中獲得0.61億美元的撥款。
國家點(diǎn)火設(shè)施采用192束351納米波長的激光,總能量為1.8兆焦。諾瓦聚變激光器的誕生地——勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)室被認(rèn)為是國家點(diǎn)火設(shè)施最合適的選址。當(dāng)時(shí)計(jì)劃1997年春開始建造,并希望于2002年晚些時(shí)候建成使用,總預(yù)算為10.74億美元。
法國“太陽神”及未來計(jì)劃
自1986年以來,一個(gè)被稱為“太陽神”的激光核聚變裝置就在法國開始運(yùn)轉(zhuǎn)。
太陽神由美國勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)室工程設(shè)計(jì),該實(shí)驗(yàn)室和法國里梅爾小組共同建造。因“師出同門”,系統(tǒng)與諾瓦頗為相似,以釹玻璃激光器為基礎(chǔ),3倍頻后在351納米處產(chǎn)生脈寬1納秒的脈沖,但脈沖能量只有8千焦。
1994年,法國原子能委員會(huì)和美國能源部簽署了一項(xiàng)美法共享兆焦級(jí)激光研究成果的雙邊協(xié)議。1995年5月,法國政府宣布,它將在波爾多市附近建造一個(gè)自己的系統(tǒng)。該系統(tǒng)與美國的國家點(diǎn)火設(shè)施類似,采用波長351納米的3倍頻釹玻璃激光器,60組共240束(每組4束)激光,總脈沖能量為1.8兆焦。原計(jì)劃也是1997年初開始建造,預(yù)計(jì)6~8年建成,耗資12億美元。
中國慣性約束核聚變研究
慣性約束核聚變研究工作的三要素是,極高功率的激光系統(tǒng),激光照射目標(biāo)(靶)的物理特性及診斷設(shè)備。
我國于80年代較早時(shí)候研制成功國內(nèi)當(dāng)時(shí)功率最高的釹玻璃固體激光器,即被稱為“神光Ⅰ號(hào)”的裝置。1986年和1990年,在該裝置上先后進(jìn)行了直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)熱核聚變實(shí)驗(yàn),它標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。
1993年,經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn),慣性約束核聚變研究在國家863高技術(shù)計(jì)劃中正式立項(xiàng)。從而推動(dòng)了我國這一領(lǐng)域工作在上述三個(gè)方面更迅速地發(fā)展。首先表現(xiàn)在,由中國科學(xué)院和中國工程物理研究院聯(lián)合研制的功率更高的神光Ⅱ號(hào)固體激光器問世,它在國際上首次采用多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),將成為我國第九個(gè)和第十個(gè)五年計(jì)劃期間進(jìn)行慣性約束核聚變研究的主要驅(qū)動(dòng)裝置。與此同時(shí),曾為我國在這一領(lǐng)域的研究與發(fā)展立下汗馬功勞的神光Ⅰ號(hào)于1994年光榮退役;另一方面,比神光Ⅱ號(hào)技術(shù)更先進(jìn)、規(guī)模更大的新一代固體激光器的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)開始,有關(guān)的多項(xiàng)單元技術(shù)已取得顯著進(jìn)展,一些重要技術(shù)達(dá)到國際水平。此外,作為另一種可能的驅(qū)動(dòng)源,氟化氪準(zhǔn)分子激光器的研究也取得重大進(jìn)展。
在靶物理研究方面,建立了很多理論模型,進(jìn)行了大量數(shù)值模擬,在神光裝置和星光裝置上所進(jìn)行的物理基礎(chǔ)研究,對(duì)激光與靶耦合、輻射場(chǎng)與高溫高壓等離子體特性、內(nèi)爆動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)不穩(wěn)定性、熱核點(diǎn)火和增益燃燒等物理規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究,獲得了對(duì)靶物理規(guī)律較系統(tǒng)和深入的認(rèn)識(shí)。
診斷設(shè)備方面,在原有基礎(chǔ)上積極研制、開發(fā)和引進(jìn)一批高精度的儀器,對(duì)物理測(cè)量起到了十分重要的作用。
可以期望,我國激光領(lǐng)域的廣大科技工作者將發(fā)揚(yáng)艱苦奮斗的精神,最終實(shí)現(xiàn)慣性約束核聚變的點(diǎn)火燃燒,建成聚變核電站,為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活提供最理想的能源。
日本的“新激光Ⅻ”和拍瓦項(xiàng)目
日本目前正在運(yùn)轉(zhuǎn)的有代表性的裝置是大阪大學(xué)激光核聚變研究中心建造的“新激光Ⅻ”系統(tǒng)。
隨著最近帕瓦(l帕瓦=10 *15瓦)激光器的迅速發(fā)展,該中心正在研究一種“高速點(diǎn)火”方法,其目標(biāo)是力爭(zhēng)在21世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火、燃燒和高增益化。
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