據(jù)《路透社》2月份報道，四川某地正在建造一座十分巨大的神秘裝置。據(jù)國外專家分析，它很可能是超大型激光點(diǎn)火核聚變研究設(shè)施。

之前的新聞相信大家應(yīng)該都看到了，咱們的“EAST”托卡馬克核聚變實驗裝置在1月20日實現(xiàn)了“億度千秒”的成績，但這次在建的設(shè)施與它并不相同。

▲衛(wèi)星拍到的四川某地的巨大神秘設(shè)施

在正式開始說之前，先來解決一個很多人的疑惑。那就是大家都知道，核聚變發(fā)生時所產(chǎn)生的溫度是很高的。太陽就是時刻在進(jìn)行核聚變，其中心的溫度達(dá)到了1500萬度。

以“EAST”裝置為例，其內(nèi)部等離子氣體溫度達(dá)到1億度，還能保持1000多秒。地球上自然沒有任何材料能夠承受這種溫度。那如此高溫是如何存在于裝置里內(nèi)呢？

▲“EAST”內(nèi)部等離子氣體溫度達(dá)1億度

早期的科學(xué)家們就開始思考如何對其進(jìn)行約束，后來發(fā)展出了兩種主要技術(shù)路線，磁約束和慣性約束。

▲國際上主要的可控核聚變裝置

國際上應(yīng)用最多的是磁約束。其中，托卡馬克裝置是各國的主要發(fā)展的磁約束類型。簡單來說就是利用三組不同的線圈共同作用，加熱并約束高溫等離子體。

其中極向線圈和環(huán)形線圈用來約束等離子氣體，中央螺線管也叫歐姆線圈，用來不斷加熱等離子氣體，以觸發(fā)核聚變反應(yīng)。

▲托卡馬克裝置示意圖

另一種就是慣性約束，也是今天的主題。

目前慣性約束基本上全部由激光點(diǎn)火實現(xiàn)。拿最著名、也是目前世界上最大的“美國國家點(diǎn)火裝置”(NIF)來說，它的主體結(jié)構(gòu)由兩個激光室和一個靶室組成。

▲美國國家點(diǎn)火裝置(NIF)

最初，激光發(fā)生器會生成一束極弱的激光脈沖，經(jīng)過前置功率放大后被分為4簇，之后再分別射入192條傳輸裝置，并經(jīng)過多級放大和凈化后達(dá)到極高能量并射入靶室內(nèi)部的靶艙。此時所有射線的總能量已由最初的十億分之一焦耳變成了200萬焦耳。

多束高能激光束射入靶艙內(nèi)的腔體兩端。最終的目的是要對腔體內(nèi)的小球加熱并壓縮，此時的溫度達(dá)到1億度和1000億個大氣壓，使其具備啟動聚變反應(yīng)的兩個條件，即高溫和高壓。這些光束同時對反應(yīng)進(jìn)行慣性約束。小球內(nèi)含有大約10毫克的氫的同位素作為核聚變的燃料，也就是氘和氚。

▲裝有氘和氚的小球

▲放置小球的腔體

▲靶室、腔體、小球的位置關(guān)系

眾所周知，氫彈的聚變反應(yīng)就是由彈體內(nèi)部的小型原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫高壓來引發(fā)，由此類比，相信對于激光點(diǎn)火的原理就不難理解了。

▲激光射入腔體內(nèi)部的場景

▲小球發(fā)生核聚變的大致過程

咱們這次建造的設(shè)施根據(jù)專家初步估計至少比NIF大50%以上。NIF的面積等于三個足球場，咱們這個大約等于5個足球場，想想它有多大。

而且相比NIF的兩個激光室，咱們點(diǎn)火裝置的激光室達(dá)到了四個，中間靶室看起來更是大得多。必定可以產(chǎn)生比NIF更高的激光功率和更好的實驗效果。

▲NIF的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

另外，研究磁約束主要是為了能夠發(fā)電，因為它可以長時間運(yùn)行。雖然咱們的裝置運(yùn)行了一千多秒，但是目前還沒實現(xiàn)凈能量增益，通俗的說就是輸出的能量比輸入的少。

▲多國參與的國際托卡馬克裝置在建

而所有的裝置中目前達(dá)到過凈增益的只有美國的NIF，但這一結(jié)果存有爭議。但不管怎么說，激光約束即便能夠產(chǎn)生凈增益也很難用于發(fā)電，因為之前所說的照射過程只發(fā)生在幾納秒內(nèi)，即便產(chǎn)生了能量也不容易進(jìn)行收集和存儲。

▲攝像機(jī)捕捉到小球發(fā)生聚變時場景

其實它的最大作用是進(jìn)行氫彈的模擬。因為受條約管控，當(dāng)今各國已經(jīng)都已經(jīng)停止了核試驗。美國曾進(jìn)行1000多次核試驗，中國卻只有45次。

雖然咱們已經(jīng)掌握了氫彈和中子彈但，是由于欠缺足夠的實驗數(shù)據(jù)，想設(shè)計出更強(qiáng)的核武器就會受到各方面限制。

有了它以后便可以有類似風(fēng)洞的效果，通過激光代替原子彈的爆炸來實現(xiàn)產(chǎn)生核聚變，也就是氫彈爆炸的條件。通過它可以在不進(jìn)行實際爆炸試驗的情況下也可以模擬出核爆時很多計算機(jī)無法模擬出的復(fù)雜機(jī)制。

▲氫彈的爆炸過程示意圖

咱們的設(shè)施達(dá)到五個足球場的體量，這引起了外界的巨大關(guān)注，建成后它將取代NIF成為世界最大激光點(diǎn)火裝置。而其科幻的外形，更是引發(fā)了人們的無限遐想。

引用資料:

1.《維基百科》美國國家點(diǎn)火裝置
2.《中國科技新聞網(wǎng)》新世界紀(jì)錄！EAST1億度燃燒1000秒背后有哪些黑科技？

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