什么是惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion)？
惯性约束聚变（ICF）是一种通过快速压缩和加热材料来实现核聚变的方法。这一过程通常使用高功率激光，激光聚焦在一个小球上，使其迅速升温。强烈的加热使弹丸内的物质汽化，产生一个足够热和密度的冲击波，使材料熔化。虽然惯性...
惯性约束聚变（ICF）是一种通过快速压缩和加热材料来实现核聚变的方法。这一过程通常使用高功率激光，激光聚焦在一个小球上，使其迅速升温。强烈的加热使弹丸内的物质汽化，产生一个足够热和密度的冲击波，使材料熔化。虽然惯性约束聚变还没有产生比它消耗的更多的有用能量，但是关于如何建立商业上可行的电源的研究仍在进行中。
有效限制聚变反应的能力是关键，因为它们发生在非常高的温度下。惯性约束聚变弹丸的基本成分是氘和氚，它们都是氢同位素。氘和氚之间的聚变反应比任何其他反应都容易实现，因此，产生能量的氘/氚反应堆是现代聚变研究的主要目标。这些弹丸非常小，重量远小于1克，每次插入惯性约束聚变反应堆中。一旦装上弹丸，就会使用非常大的激光将弹丸快速加热到聚变温度，在数百万华氏度（摄氏度）时，弹丸外层的快速加热使其蒸发并迅速膨胀，对弹丸内部造成压力。如果激光提供足够的能量，弹丸内部将迅速压缩，从而诱发核聚变，这反过来又会使弹丸变热。这种情况被称为"点火"，这是大多数现代惯性约束聚变实验的目标。惯性约束聚变的主要困难是向弹丸输送足够的能量，在弹丸扩散到太空之前将其加热到聚变温度为了从核聚变中产生能量，反应必须超过一个称为劳森准则的值，该准则给出了任何给定体积燃料所需的最短限制时间。这需要在几微秒的时间内将许多兆焦耳的能量通过激光系统；这样做是可靠的，不会消耗太多的能量，这是一个巨大的技术挑战。提出了一种称为"快速点火"的约束问题的新方法，即在压缩弹丸后，用一次快速的激光脉冲将其点燃。虽然这种方法在理论上看起来很有前途，但还没有成功地进行试验。
有效限制聚变反应的能力是关键，因为它们发生在非常高的温度下。惯性约束聚变弹丸的基本成分是氘和氚，它们都是氢同位素。氘和氚之间的聚变反应比任何其他反应都容易实现，因此，产生能量的氘/氚反应堆是现代聚变研究的主要目标。这些弹丸非常小，重量远小于1克，每次插入惯性约束聚变反应堆中。一旦装上弹丸，就会使用非常大的激光将弹丸快速加热到聚变温度，在数百万华氏度（摄氏度）时，弹丸外层的快速加热使其蒸发并迅速膨胀，对弹丸内部造成压力。如果激光提供足够的能量，弹丸内部将迅速压缩，从而诱发核聚变，这反过来又会使弹丸变热。这种情况被称为"点火"，这是大多数现代惯性约束聚变实验的目标。惯性约束聚变的主要困难是向弹丸输送足够的能量，在弹丸扩散到太空之前将其加热到聚变温度为了从核聚变中产生能量，反应必须超过一个称为劳森准则的值，该准则给出了任何给定体积燃料所需的最短限制时间。这需要在几微秒的时间内将许多兆焦耳的能量通过激光系统；这样做是可靠的，不会消耗太多的能量，这是一个巨大的技术挑战。提出了一种称为"快速点火"的约束问题的新方法，即在压缩弹丸后，用一次快速的激光脉冲将其点燃。虽然这种方法在理论上看起来很有前途，但还没有成功地进行试验。
- 发表于 2020-09-08 00:18
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- 分类：科学教育
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