世良情感网

激光聚变成功的关键因素有哪些核聚变就是让两个原子核接近到10^-14米范围内,则

激光聚变成功的关键因素有哪些核聚变就是让两个原子核接近到10^-14米范围内,则两原子核就会碰撞融合,重新拓扑变换,从而放出伽玛射线形式的辐射能。 要做到这一点,首先,要把原子周围的电子都得去掉成为裸原子核,这时,核燃料就是裸原子核等离子体物质形态;其次,要让原子核等离子体物质密度极大,原子核之间距离要达到10^-14米,当然,这里加上原子核的运动速度后,其碰撞几率将会增加,总之,最后核聚变点火需要一个原子核等离子的压力-温度阈值条件。 核聚变分为两大类:热核聚变和冷核聚变。 热核聚变就是模仿太阳这种自然形态的核聚变;它需要有一个核聚变炉体,供核燃料进行反应燃烧。热核聚变需要满足了压力-温度阈值条件后,才能获得连续性的燃烧反应,也就是点火成功。点火成功只是核聚变堆的一个启始条件,要想真正实现核聚变堆,除了点火以外,还得上料、除渣、输出能量,整个过程连续、平稳、长期运行。 由于其点火条件非常苛刻,需要几万大气压(具体多少值需查资料)和温度一亿摄氏度,这就导致根据点火原理不同而分为:磁约束反应炉(托卡马克装置)和激光点火反应炉(惯性约束)。 托卡马克装置,就是利用超导形成的强大磁场(只有超导才能产生几十T的强磁场),用来让极高温度极高压力的等离子体“悬空”在反应炉中间,从而实现核聚变的点火。托卡马克装置需要外部输入极高能量维持超导磁场;另外,由于各种量子效应存在,维持等离子体的稳定运行,极其困难,就是其等离子体有极大概率发生量子隧穿,正如电子芯片是用几十、几百个原子势垒,约束住沟道电子,形成稳定沟道电流一样,无论如何都存在小概率量子隧穿事件,而核聚变等离子体能量极高,外在的磁约束阈值条件要更宽更高,这才能使量子隧穿事件发生概率降到极低。 托卡马克装置的另外一个问题就是其产过程的连续性,不知如何设计。 惯性约束核聚变装置,即激光点火核聚变堆,它是将核燃料做成微米级的(以后是否推进到毫米级也未可知)燃料丸,将其固定在反应炉中间,然后用四面八方的激光枪射束(几十个,未来能减到十个左右,也未可知),照射核燃料丸,使其发生核聚变反应。 激光核聚变是把核聚变装置的外输入能量,由制造、维持超导磁场,转变成激光束的制造上。 惯性约束装置省去了等离子体制备环节,改成了制成微米级燃料丸;对反应炉要求变成了对激光束的烧穿防护。它的缺点就是:激光束要不停照射燃料丸,没去让反应连锁自洽进行,因此其点火能量十分巨大,而且,由于其燃料丸十分小,让其能量输入产出比太大,没法实现商业化。 美国人一直吹牛逼其成功实现惯性约束堆,实际上,这个能量的输入产出比,就是其不可逾越的鸿沟,比中国的托卡马克实现难度,不遑多让。随着超导维持技术的出现,如超导太空贴膜技术,托卡马克堆的磁约束外在输入能量将极大降低,剩下的就是生产过程的连续性和安全性问题的解决。