世界最大雷射器竣工:核聚變,下一個是死星戰鬥站?

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美國能源部(DoE)宣佈,經過12年的建設,世界最大的雷射器已準備就緒,可以開始發射。 這個耗資 35 億美元、體育場大小的國家點火裝置(NIF)位於加利福尼亞州利弗莫爾的勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL),由 192 個獨立的射束組成,LLNL 發言人鮑勃·希爾施菲爾德表示,每個射束都是有史以來能量最高的。

非常像電影系列星球大戰中的巨型空間站死星(“那不是月亮,”歐比旺·肯諾比說道),這些射束將聚焦於一個點,以釋放其全部聯合潛力。目標:一個位於 33 英尺(10 米)直徑腔室中心的 BB 大小的冷凍氫顆粒。紫外雷射應該將顆粒加熱到數億度,迫使核聚變發生——這與為恆星提供能量的超高溫和壓力原子反應相同。

科學家們長期以來一直稱讚聚變是終極清潔能源——氫氣資源豐富,但生產和儲存氫氣在經濟上仍然沒有吸引力。但是,以單位而言,即使使用少量氫燃料透過聚變產生的能量也是天文數字(想想:E=mc2),與當今執行的任何其他發電方案相比。

關鍵的是,實驗室希望產生淨能量,達到一直困擾其他實驗室嘗試開發聚變作為未來能源的里程碑,希爾施菲爾德表示。 聚變反應需要巨大的能量才能開始,這會削弱其潛在的功率輸出,而收集和儲存能量則是另一項任務。目前,NIF 的雷射器無法以足夠快的速度發射以持續產生能量,希爾施菲爾德表示,並指出 NIF 不會產生一瓦用於商業用途的能量,它只是一個原理驗證實驗。

除了追求聚變之外,NIF 有朝一日還可以將雷射聚焦於燃燒發電廠使用過的核燃料,這些燃料現在位於現場水池或水泥桶中。 多年來,美國和其他國家一直在努力解決如何處理這種放射性廢物的問題。(奧巴馬政府最近取消了長期以來將核廢料埋在內華達州尤卡山的計劃。)NIF 或基於其技術的設施可以使用這些剩餘的易裂變材料代替氫顆粒來發電,同時消除不穩定的核材料。

NIF 的其他任務包括更新該國老化的核儲備的超級計算機模擬,由於 1992 年的暫停令,該儲備無法進行測試。 在 NIF 還會進行關於恆星聚變和材料科學的天體物理學研究。(“我們將比以往任何時候都更用力地擠壓材料,”希爾施菲爾德說。)儘管存在任何與達斯·維達相反的衝動,NIF 雷射器不會用於炸燬叛逆的星球。 

NIF 的目標腔室內部。目標定位器從右側[頂部]延伸出來。雷射器在 NIF 產生的 2 號雷射器艙(共兩個)[右]。圖片來源:勞倫斯利弗莫爾國家安全有限責任公司 / 勞倫斯利弗莫爾國家實驗室

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