世界最大激光聚变装置正由梦想逐步成为现实

    美国国家点火装置（NIF）（即激光聚变装置）是与“神光”计划一样的工程，该计划自1994年开工以来延期了很多次，它最终的目标是2010年实现聚变反应，并达到平衡点，即激光在聚变反应中产生的能量大于它们所消耗的能量。但是由于受到社会各方面的限制，该装置的目标一直没能实现，然而随着最近研究的突破，NIF的重量级激光向核聚变能源迈出了“第一步”，使得这个“人造太阳”正从地平线上缓缓升起。

    劳伦斯·利弗莫尔国家实验室报告称，世界最大激光器、被称为“人造太阳”的美国国家点火装置（NIF）正距离其目标越来越近，显示了一个可持续核聚变反应装置正在由梦想逐步成为现实。不过在设施达到高度稳定前，目前仍有一个显著障碍有待克服。相关论文发表在《等离子体物理学》杂志上。

美国国家点火装置的前置放大器。

    备受全球关注的NIF于2009年5月在加州落成，融合了美国多家实验室的心血，迄今仍无人能挑战其世界上最大的激光聚变机器的身份。NIF有能力产生类似恒星内核的热与力，设计初衷本是用来模拟核爆，与罗切斯特大学激光器一样都属美国“无爆炸核试验”不可或缺之部分。但该装置也有较高的可用增益，让人们广泛注意到它更具魅力的一点——实现核能发电。人类能于实验室中获得“取之不尽用之不竭”核聚变能源，这在以前是想都不敢想的事。

    此次据NIF研究小组的报告，在“点火”中，工程师们已直接将NIF的激光对准了燃料球，燃料球中含有氘和氚原子，激光器随后以接近太阳中心的温度对原子进行加热。NIF惯性约束聚变副主任约翰·爱德华兹表示，他们需要在一个非常可控的方式下利用激光束快速加热（点火要求在十亿分之一秒内），使目标物的最外层发生爆炸，目标物的剩余部分在强烈内爆的驱使下，内部燃料瞬间压缩，形成冲击波，进一步加热中心区域的燃料，导致可持续性燃烧，产生巨大能量。实验“几乎已经成功”，但舱室却在极端的温度和压力下屡次过早破裂。

    约翰·爱德华兹称，为实现“点火”，他们已面对了相当多的挑战——足够的X射线强度、精确的能量传递等，但现在仍有一个关键障碍横亘于此。研究人员或将再做出一个在引燃点下能保持稳定的舱室。

    而据稍早时间劳伦斯·利弗莫尔实验室发布的消息称，NIF的重量级激光向核聚变能源迈出了“第一步”，192束激光束成功融合成一个单一脉冲，并爆发出难以置信的能量——1.8兆焦耳的能量和500万亿瓦的峰值功率，已比美国在任何特定时刻内消耗的总电量还要高1000多倍。

    NIF项目并非一帆风顺。2012年末，其曾被披露迫于种种压力扭转研究方向，焦点由“能源”正转回到“核武器”上。据当时《自然》在线版报道，主要原因是部分政府人士“发现”激光核聚变与产生电能尚有距离，同时还夺走了其他领域本来就不宽裕的资金。不过多数科学家非常难以接受这个伟大的清洁能源之梦就此夭折，他们对NIF的研究进展进行辩护，也对政府这一决议大加抨击。

    随着技术的不断发展，制约美国国家点火装置的障碍正在一步步地得到解决，相信在不久的将来，也许物理学家用高功率激光器瞬间加热并压缩氢使之点火会真的成为现实。