罗彻斯特大学激光能量学实验室 (LLE) 的科学家们领导的实验证明了一种用于惯性约束聚变 (ICF) 直接驱动方法的有效“火花塞”。在《自然物理学》上发表的两项研究中,作者讨论了他们的结果,并概述了如何在更大范围内应用它们,以期最终在未来的设施中产生聚变。
LLE 是美国能源部最大的大学项目,拥有 OMEGA 激光系统,该系统是世界上最大的学术激光器,但能量仍仅为加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置 (NIF) 的百分之一。
借助 OMEGA,罗彻斯特的科学家们完成了多次成功的尝试,向充满氘和氚燃料的小胶囊发射 28 千焦的激光能量,导致胶囊内爆并产生足够热的等离子体,足以引发燃料核之间的聚变反应。这些实验引起的聚变反应产生的能量比中心热等离子体中的能量还要多。
OMEGA 实验使用胶囊的直接激光照明,与 NIF 上使用的间接驱动方法不同。当使用间接驱动方法时,激光被转换成 X 射线,进而驱动胶囊内爆。 NIF 采用间接驱动,使用约 2,000 千焦耳的激光能量用 X 射线照射胶囊。这使得 NIF 在 2022 年实现聚变点火方面取得了突破,聚变点火是一种从目标产生净能量增益的聚变反应。
“产生比发生聚变的内部能量更多的聚变能量是一个重要的阈值,”第一篇论文的主要作者ConnorWilliams '23 博士说。(物理学和天文学),现在是桑迪亚国家实验室辐射和 ICF 目标设计的科学家。 “这是你以后想要完成的任何事情的必要要求,例如燃烧等离子体或实现点火。”