美國國家點火裝置實驗室的俯視圖(資料圖)

 

 

工程技術人員調整靶位(資料圖)

 

 

激光「打靶」(資料圖)

 

 

研究人員進行的激光實驗。

 

    經過10餘年設計製造、35億美元投資，美國建成世界最大激光器。

    新裝置將於6月投入實驗。能否借助新裝置實現核聚變成為科學家現階段關注焦點。他們希望，這一裝置能把可控核聚變變為「工程現實」。

    建成完工

    美聯社報道，美國能源部定於3月31日宣佈，位於加利福尼亞州利弗莫爾勞倫斯國家實驗所的「國家點火裝置」（National Ignition Facility）已建成合格。

    「國家點火裝置」激光器佔地約一個足球場般大小，由192個激光束組成。每個光束能在千分之一秒的時間內前行1000英尺（合304.8米），同時匯聚到一處橡皮擦般大小的目標上。

    「國家點火裝置」項目的建造計畫於上世紀90年代早期提出，當時預計投資7億美元，工程1997年正式開工。

    項目負責人愛德華·摩西說，「國家點火裝置」192個激光束產生的能量將是世界第二大激光器的60至70倍，後者位於美國羅切斯特大學。

    「這是一個重要里程碑，」摩西說。

    美聯社說，「國家點火裝置」的設計初衷是幫助確保美國「年老」核武器的可靠性。

    國家核安全管理局負責人托馬斯·達戈斯蒂諾說，激光器的建成將確保美國在無需地下核試驗的情況下保證核武庫的持續可靠性。

 

    開發核能

    「國家點火裝置」投入科學實驗後，預計將於2010年至2012年間收穫首批重大實驗成果。

    利用「國家點火裝置」實現可控核聚變是科學家眼下關注焦點。

    與核裂變依靠原子核分裂釋放能量不同，聚變由較輕原子核聚合成較重原子核釋放能量，常見的是由氫的同位素氘與氚聚合成氦釋放能量。與核裂變相比，核聚變能儲量更豐富，幾乎用之不竭，且乾淨安全。不過，操作難度巨大。

    英國廣播公司說，當星體內部存在巨大壓力，核聚變能在約1000萬攝氏度的高溫下完成，然而，在壓力小很多的地球，核聚變所需溫度達到1億攝氏度。

    「國家點火裝置」將寄望通過匯聚大功率激光束實現這一高溫。

    摩西說：「當『國家點火裝置』的所有激光束全力發射，它們將對目標產生1.8兆焦的紫外光能。」

    由於激光脈衝持續時間只有數納秒，這相當於對準滾珠大小般的氫「燃料球」瞬間發電500萬億瓦，比全美用電高峰時期消耗的電能還多。

    摩西說，整個過程將創造出1億攝氏度的高溫和數十億個大氣壓，使氫同位素的原子核聚變，產生比觸發反應所需能量多出數倍的核能。

    「能量收益」

    能否在核聚變過程中實現「能量收益」是問題的關鍵。英國廣播公司說，此前有實驗實現過核聚變，但未能使核聚變釋放的能量超過觸發實驗所需能量。

    對此，摩西充滿信心。他說：「我們正在實現目標的路上——首次在實驗室環境中實現可控、持續的核聚變和能量收益。」

    英國廣播公司說，「國家點火裝置」如果成功，核聚變釋放出的能量將達到觸發反應所需能量的10倍至100倍。

    英國牽頭的高能激光項目（Hiper）同樣致力於核聚變能量的開發與利用。其項目負責人邁克·鄧恩說，「國家點火裝置」一旦成功，將「震撼世界」，這將標誌著激光核聚變從物理學進入「工程現實」。

    「這將解決基本物理學問題，」他說，「讓整個社會集中致力於利用這類能量。」

    鄧恩指出，「國家點火裝置」每發射一次激光束需間隔數小時，僅能證明核聚變操作的科學性，卻不能滿足建造「激光核聚變動力工廠的需求」，後者可能每秒鐘需完成數次發射。

    「這意味著（需要）一種完全不同的激光技術，」他說。