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據(jù)《路透社》2月份報(bào)道，四川某地正在建造一座十分巨大的神秘裝置。據(jù)國(guó)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(shí)驗(yàn)裝置在1月20日實(shí)現(xiàn)了“億度千秒”的成績(jī)，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(kāi)始說(shuō)之前，先來(lái)解決一個(gè)很多人的疑惑。那就是大家都知道，核聚變發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的溫度是很高的。太陽(yáng)就是時(shí)刻在進(jìn)行核聚變，其中心的溫度達(dá)到了1500萬(wàn)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(méi)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(kāi)始思考如何對(duì)其進(jìn)行約束，后來(lái)發(fā)展出了兩種主要技術(shù)路線，磁約束和慣性約束。

▲國(guó)際上主要的可控核聚變裝置

國(guó)際上應(yīng)用最多的是磁約束。其中，托卡馬克裝置是各國(guó)的主要發(fā)展的磁約束類型。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)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(lái)約束等離子氣體，中央螺線管也叫歐姆線圈，用來(lái)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(shí)現(xiàn)。拿最著名、也是目前世界上最大的“美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置”(NIF)來(lái)說(shuō)，它的主體結(jié)構(gòu)由兩個(gè)激光室和一個(gè)靶室組成。

▲美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置(NIF)

最初，激光發(fā)生器會(huì)生成一束極弱的激光脈沖，經(jīng)過(guò)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(guò)多級(jí)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(shí)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(wàn)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(duì)腔體內(nèi)的小球加熱并壓縮，此時(shí)的溫度達(dá)到1億度和1000億個(gè)大氣壓，使其具備啟動(dòng)聚變反應(yīng)的兩個(gè)條件，即高溫和高壓。這些光束同時(shí)對(duì)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(lái)引發(fā)，由此類比，相信對(duì)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(chǎng)景

▲小球發(fā)生核聚變的大致過(guò)程

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

而且相比NIF的兩個(gè)激光室，咱們點(diǎn)火裝置的激光室達(dá)到了四個(gè)，中間靶室看起來(lái)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(shí)驗(yàn)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?yàn)樗梢蚤L(zhǎng)時(shí)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(méi)實(shí)現(xiàn)凈能量增益，通俗的說(shuō)就是輸出的能量比輸入的少。

▲多國(guó)參與的國(guó)際托卡馬克裝置在建

而所有的裝置中目前達(dá)到過(guò)凈增益的只有美國(guó)的NIF，但這一結(jié)果存有爭(zhēng)議。但不管怎么說(shuō)，激光約束即便能夠產(chǎn)生凈增益也很難用于發(fā)電，因?yàn)橹八f(shuō)的照射過(guò)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(chǔ)。

▲攝像機(jī)捕捉到小球發(fā)生聚變時(shí)場(chǎng)景

其實(shí)它的最大作用是進(jìn)行氫彈的模擬。因?yàn)槭軛l約管控，當(dāng)今各國(guó)已經(jīng)都已經(jīng)停止了核試驗(yàn)。美國(guó)曾進(jìn)行1000多次核試驗(yàn)，中國(guó)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，想設(shè)計(jì)出更強(qiáng)的核武器就會(huì)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(guò)激光代替原子彈的爆炸來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生核聚變，也就是氫彈爆炸的條件。通過(guò)它可以在不進(jìn)行實(shí)際爆炸試驗(yàn)的情況下也可以模擬出核爆時(shí)很多計(jì)算機(jī)無(wú)法模擬出的復(fù)雜機(jī)制。