激光约束核聚变小论文.doc

激光约束热核聚变摘要：本文主要介绍核聚变、可控核聚变的原理以及世界各国近年来在这方面的研究。关键字：核聚变、可控核聚变、大功率激光器 核聚变是指质量较小的原子在一定条件下发生原子核相互聚合作用而生成新的质量更大的原子核并释放出巨大能量的核反应形式。可控核聚变是指核聚变在人类控制下，利用人工核聚变产生的巨大能量为人类服务。核聚变能释放出巨大的能量，而且反应并不会产生放射性物质，反应也是在稀薄气体中持续稳定进行的，因而可控核聚变是安全而清洁的。核聚变所需的原料氘、氚在海水中的含量极为丰富，据估计，每升海水中含0.05克氘，相当于300升汽油燃烧所产生的热量，地球上的海水中共含45万亿吨氘，如果全部用于核聚变可供人类使用几百亿年。而氚可以由锂和中子作用得到，锂在海洋中含量也十分丰富。因而在煤炭、石油等一次性能源日渐枯竭而且环境污染也越来越严重的情况下，清洁、高效且原材料取之不尽的可控核聚变成为了人类解决能源危机的希望。核聚变想要发生必须使得聚变的原子之间的距离达到飞米级即10的负十五次方级别，想达到这个级别必须使原子拥有非常大的动能才能克服电荷之间的斥力，而要是原子得到如此大的动能就必须要将原子加热到很高的温度，只有达到某个温度值之后核聚变才能发生，氢弹的爆炸就是先通过引爆原子弹利用其产生的巨大热量使得氢弹内部发生核聚变从而实现氢弹的引爆的。目前为止人类已经实现了不受控制的核聚变，例如氢弹，但想要实现能量的合理利用就必须要使核聚变按照合理的速度和规模发生。目前为止实现可控核聚变的方式有超声波核聚变、激光约束核聚变、磁约束核聚变等方法。 激光约束核聚变又称为惯性约束核聚变，是将几毫克氘、氚的混合气体放在直径约为几毫米的小球内，利用强激光束从外面均匀照射到小球表面，球面吸收能量之后向外蒸发，而球面内层在反作用力的作用下向内挤压，就像喷气式飞机通过向后喷射出大量气体从而推动飞机向前飞行一样，随着小球不断地向内挤压，球内气体的气压急剧升高，同时伴随着温度的急剧升高。当温度达到着火温度（约上亿摄氏度）时小球内的气体发生爆炸同时释放出大量能量，爆炸过程很短大约只有几皮秒。只要每分钟内发生三到四次这样的反应并且持续下去，其所释放的能量就相当于百万千瓦的发电站。激光约束核聚变最重要的是大功率的激光器。中国开始于上世纪80年代的“神光”计划就是要研制大功率的激光器。上世纪六十年代中国开始进行激光约束核聚变的研究，1980年 “神光”计划正式开始，目的即为研制功率足够的惯性约束核聚变激光驱动器。1985年神光-建成并投入试运行并圆满成功。神光-为我国尖端物理研究提供了有力手段，并且连续运行8年在激光约束核聚变等领域取得了国际一流的研究成果。“863”计划确立了激光约束核聚变主题进一步推动了我国在该方面领域的发展，2001年神光-建成并投入使用，其总体性能达到国际先进水平。目前神光-原型装置已完成，它是我国目前历史上最宏伟的光学工程，而且它的研制带动了一大批学科的发展，例如材料科学，精密光学加工和检测，高质量大口径氙光登等。这些技术在我国国民经济中的应用前景是十分可观的。美国国家点火装置（NIF）由美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室研制类似于中国“神光”计划，该计划建造和运行花费35亿美元，该计划近期目标为实现核聚变反应并达到平衡点，及反应过程中释放出的能量大于反应所需要的能量。目前为止（NIF）主要问题是它的激光只能每几小时发射一次，难以实现持续的发射而导致核聚变反应不能持续发生。法国“太阳神”装置及未来计划。1986年“太阳神”激光核聚变装置建成并投入运行。1995年法国宣布建造类似于美国国家点火装置的设施，采用60组240束激光。总脉冲能量1.8兆焦耳。日本目前正在运行的最具代表性的装置为“新激光-”系统。英国也在进行这方面的研究。总体而言，目前为止人类能得到的激光强度距离实现核聚变点火的所需的还是有不小差距的，因而目前来说实现激光约束核聚变反应还是很难的。但人类在这方面的研究依然在不断进行中，相应的技术也在不断进步中，各国的科学家也