我科学家成功实现近亿度的球形汇聚聚变火球

最近，由北京应用物理与计算数学研究所研究员刘杰领导的团队在中国激光装置申光三号的原型上成功验证了激光驱动球形会聚等离子体聚变的新方案。实验中观察到近1亿度等离子体聚变火球，获得了稳定的高聚变产率。这篇文章发表在北京时间4月20日的《美国物理评论快报》上，被推荐为“亮点作品”。

据介绍，激光聚变是用强激光点燃氘和氚燃料来引发热核聚变的过程。可控热核聚变是人类实现可控热核聚变的重要途径。最新的进展来自美国的MJ国家点火设施NIF，该设施在2014年初宣布，燃料芯释放的聚变能首次超过热点燃料吸收的能量，但获得的聚变能比燃料“点火”的整体成功差近两个数量级。

在何贤图院士领导的新点火靶项目的支持下，刘杰带领团队通过深入分析NIF聚变点火面临的关键问题，不断探索新的激光聚变技术，提出了激光驱动球形会聚等离子体聚变的新方案:用强激光直接烧蚀含有聚变材料的球壳内表面，产生高速膨胀的高温等离子体，向球中心会聚。球体的中心碰撞并阻塞后，其动能转化为离子内能，从而引发聚变反应。

激光驱动的球形会聚等离子体聚变不需要很高的压缩收缩比，在球体中心可以获得近10亿度的聚变等离子体火球，具有能量耦合效率高、聚变产额稳定的优点刘杰说。

基于上述新概念，该团队和激光聚变研究中心的实验团队进行了验证实验。聚变产额与理论预期标度律一致。研究人员预测，通过使用球形会聚等离子体聚变，在美国的NIF装置上可以获得更高的聚变产率，并且预计在更高能量的装置上能量的获得和损失是相等的。