我國雷射反射膜技術奪得世界第一,核聚變雷射點火器成了國家重器

2020-12-05 科學新資訊
太陽上的核聚變反應

數十年來,全世界科學家一直夢想著在地球實驗室裡實現核聚變反應,期望能夠獲得取之不盡的清潔能源。相比人類目前採用的裂變式的核能,聚變反應更加高效,並且幾乎沒有放射性汙染等環境問題。聚變反應需要的燃料可直接從海水中富含的氚和氘中提取,如果每升海水中所蘊含的氘和氚發生完全的聚變反應,就能夠產生相當於300升汽油燃燒時釋放的能量。以此推算,目前世界能源消耗水平和海水存量,聚變產生的能量可供人類使用數億年之久,因此,聚變能被科學家看作是人類的終極能源。

雷射核聚變實驗裝置

當前,如何控制聚變反應,實現持續的能量淨輸出,是當今科學界一直聚焦的科學問題。雷射聚變被認為是實現受控核聚變的一種最有效的途徑。為了實現雷射點燃核聚變反應,人們提出了許多方案,其中快點火方案被一直認可,該方案就是利用超強加熱雷射脈衝產生的大量高能超熱電子,給預先壓縮的氘氚燃料快速加熱使其達到發生聚變反應所需要的溫度。然而雷射核聚變需要把直徑為1毫米的聚變燃料小球均勻加熱到1億度才能點燃核聚變反應,這就要求雷射器的能量就必須大於1億焦,依靠目前科學技術還是很難做到的。

雷射核聚變

目前,為了能夠製造出更高能量的雷射超能電子,每過一段時間就在美國舉辦一場國際雷射聚光能力的競賽。高功率雷射薄膜是構成雷射聚變裝置、超強超短雷射等強雷射系統的重要元件,也是唯一能迫使直線前行的強雷射按照人類的想法聚焦的獨門元件。它能夠抵擋住的高能雷射的衝擊而又能保障高功率雷射裝置不會灼燒到自己,同時高效地指揮雷射射擊的方向,使所有雷射束能夠有序地射向同一靶點。雷射損傷閾值的大小就是代表著這個元件控制雷射的能力,其數值大小決定著能不能把雷射所有的能量送到靶點。因此,雷射聚焦能力的大小就可以通過比較雷射反射薄膜元件損傷閥值的大小來衡量。

雷射控制裝置

近日,美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室公布了2018年基頻雷射反射薄膜元件雷射損傷閾值國際競賽結果:中國科學院強雷射材料重點實驗室薄膜光學實驗室研製的雷射反射薄膜元件再次獲得世界第一,損傷閾值高出第二名20%左右。這次取得科研成果也使人類實現高效的雷射點火核聚變更接近現實,為人類更好的利用核聚變製造清潔能源做出了巨大貢獻。

中國雷射核聚變新方案

其實各國對雷射核聚變研究的並不僅僅為了核聚變清潔能源,還有著軍事目的,因此雷射核聚變就成了各個國家發展的國家重器。雷射核聚變在軍事上的重要用途之一是發展新型核武器,特別是研製新型氫彈 ,因為通過高能雷射代替原子彈作為氫彈點火器實現核聚變反應,可以產生與氫彈爆炸同樣的等離子條件,為核武器設計提供物理學數據、檢驗計算程序,進而研製新型核武器,所以我國在雷射核聚變取得成績也從軍事角度奠定了我國的世界軍事地位。讓那些西方政治家不敢對我國有非分之想。

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