导语

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近日,美国在激光核聚变研究上取得了一次重大突破,美国负责激光核聚变研究的国家实验室“劳伦斯利弗莫尔国家实验室”发布了一项重大成果,即在激光核聚变领域取得了历史性突破,实现了连续四次释放超过输入能量的能量,同时研究人员通过不断调整反应容器的结构,最终使其能够持续进行110秒。
这一成果意味着目前已经实现短暂的连续核聚变反应,并将可控核聚变这一梦寐以求的目标迅速推向现实,引来全球的瞩目。
中国的激光核聚变技术相较于磁约束核聚变技术与激光核聚变技术的发展则相对较晚,所以中国在激光核聚变方面所取得的成果并不多。
但是中国在激光核聚变方面并没有落后于他国,尤其是在激光聚变领域,中国在2009年发展出世界上第一台激光聚变实验装置,神光Ⅲ号。
中国的核聚变研究一直处在世界的领先水平,就连激光核聚变

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研究也不遑多让,那么中国目前是否有可以和神光Ⅲ号相媲美的激光聚变研究设备?
美国的激光核聚变又牛在了哪里?
激光核聚变技术又具有怎样的优点?
美国的激光核聚变突破。
美国的激光核聚变突破是由美国的国家实验室“劳伦斯利弗莫尔国家实验室”主导的。
目前,世界上核聚变研究主要有两个方向,即磁约束核聚变和激光核聚变。
这两种核聚变的研究领域各有独到之处,都各自有适用的范围。
磁约束核聚变在实现点火过程中需要首先将容器中的氢等离子体加热至数亿度,同时还需要施加几百兆帕的压强,才能最终实现点火。
然而激光核聚变则大大降低了点火的门槛,它利用强激光对高

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密度等离子体进行聚焦加热,而磁约束核聚变无法直接对高密度等离子体进行聚焦加热。
相较于磁约束核聚变,激光核聚变在点火方面具有很大的优势,然而,激光核聚变的技术门槛却较高,爆炸等离子体的稳定性方面也存在很大的挑战。
这些都导致激光核聚变作为“点火方便 但爆炸困难”的技术,所以在世界范围内的发展步伐并不快,但是激光核聚变作为一门重要的技术仍然受到各个国家的重视。
向来称霸核聚变领域的是磁约束核聚变技术,能够在磁约束核聚变领域取得突破的国家数量并不多,只有少数几个国家,但是在激光核聚变领域,无论是研究还是合作这方面都是十分活跃的。
在激光核聚变领域突破性的研究多数都是由“劳伦斯利弗莫尔国家实验室”主导的。
劳伦斯利弗莫尔国家实验室是一家主要从事核能研究国家级实验室,是研究与生产核武器的实验室,所以其整个实验室都是由国家最顶级的科研人才组成的,聚集了国家最顶级的材料,最新的科研成果,致力于尖端科技领

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域的研究。
所以这个研究核聚变能源这种顶级高精尖领域“横空出世”也在大家的预料之中。
“劳伦斯实验室”主导下的激光核聚变研究最成功的一个成果就是在2012年,美国在“国家点火研究装置”(NIF)上首次实现了氢核聚变点火。
尽管在2010年,美国就曾在“国家点火研究装置”上进行氢核聚变点火实验,然而最终并没有取得成功,但是在2012年,美国再一次在NIF上进行氢核聚变点火实验,最终成功的实现了氢核聚变的点火。
NIF作为目前世界上最强大的激光聚变实验装置,其设备之大,斥资之多,超强的激光功率在2010年进行的实验还没有实现点火。
而作为中国拥有着世界最大的激光聚变实验装置的神光Ⅲ号,其在2009年进行的点火实验也没有成功,所以美国在2012年就已经实现了点火可以说是“超前了一步”。
NIF在2012年实现的点火是激光核聚变领域的具有重大意义的突破,但是终究还停留在一个点火的阶段。
美国可控核聚变的潜力。

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如今,美国在激光核聚变领域取得的历史性突破,即实现了能量输入大于输出的反应,这一突破不仅仅是解决了能量输入大于输出的问题,更重要的是向世人展示出可控核聚变的潜力。
在定向能量输出这一方面的突破创造了条件,更重要的是随着实验的不断的进行,反应时间也在逐渐的延长,从短暂的数百皮秒到如今已经可以进行数十秒的持续反应,这无疑成为世人眼中美国在激光核聚变领域研究的最大的亮点。
然而,激光核聚变反应之所以被称为“点火方便 但爆炸困难”,正是因为爆炸等离子体的稳定性难以保证,而“劳伦斯实验室”所取得的成果正是在稳定爆炸等离子体方面所做出的巨大的贡献。
在2014年,国家实验室成功的将等离子体进行了稳定的爆炸,并持续了54皮秒,现在美国国家实验室所研发的激光核聚变设备已经非常接近对于可控核聚变而言关键的“熵”值,所以目前尚未实现爆炸等离子体的点火是“临门

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一脚”,无疑美国离可控核聚变还有一段距离。
中国激光核聚变研发。
中国在激光核聚变方面的投入相对较晚,但是在激光聚变领域所取得的成果却十分杰出。
在2009年,中国研发出世界上最大的激光聚变实验装置神光Ⅲ号,这都是中国科研人员在激光核聚变领域所取得的成果。
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神光Ⅲ号的总装备长达100米,并且由48台高功率的激光器组成,其总激光功率为1800TB,能够在一瞬间将3微克等离子体达到10亿度的温度,如果将神光Ⅲ号研发成功的话,理论上其激光聚变的输出能量为1.8MJ,这也是世界上最强悍的激光聚变实验装置。
神光Ⅲ号在2016年进行的实验没有取得成功,然而中国科研人员并没有就此停下前进的脚步,在2019年,神光Ⅲ号在进行的实验幻想也没有取得成功,但是中国激光聚变领域依旧是世界第一,展现出了中国在激光核聚变方面的强大实力。
而神光Ⅲ号的性能也并不逊色于世界上第二大激光聚变实验装置,在神光Ⅲ号研发失败后,中国科研人员对其进行升级改装,现在神光Ⅲ号的性能更加强悍。
中国所研制的激光器不仅有48台,相对于NIF的192台激光器,存在一定的差距,但是在激光聚焦精度上还是具有很大的优势。
中国激光聚焦的精度为1600焦耳,而NIF仅为12焦耳,同时中

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国在单束激光功率输出方面也有所提升,其输出功率为1200TB,NIF的单束激光输出功率为700TB。
神光Ⅲ号与NIF相比,有着一定的差距,但是在激光聚焦精度以及单束激光输出功率上具有更为明显的优势。
中国核聚变发展。
在不仅在激光核聚变领域,中国在磁约束核聚变领域也处在世界的前列,拥有一台“人造太阳”东方之光。
在2020年,中科院的科研人员在“人造太阳”东方之光的基础上进行的研究,最终在其中成功的释放出了耗时近一分钟的等离子体,并且在这一时间内实现了数十秒的等离子体。
无论是激光核聚变还是磁约束核聚变方面,中国都是世界领先的,所以中国在核聚变领域的研发上是具有雄心的,不仅仅局限于研发一种技术,而是在各种技术上进行研究,以备不时之需。

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中国所研制的激光器不仅仅可以应用到激光核聚变方面,还可以用于反导等军事方面,所以由于受到军事战略范畴的限制,所以中国并不会在激光核聚变领域将其发展成为主流核聚变技术。
中国拥有着如此强大的激光器,这也是中国在激光核聚变上的优势,并且正在研制激光核聚变的装置,并没有发射出激光来进行实验,这也是中国对于激光器的一种保护。
结语
中国在激光核聚变方面取得的成果也得到“劳伦斯实验室”的一致认可,可能中国的激光核聚变研究将探索出一种与美国不同的技术路线,在未来核聚变领域的多样化发展起到一个非常重要的作用。
激光核聚变技术在未来能源领域的应用前景非常广阔,随着激光核聚变技术的不断的突破,它对于未来的能源领域将产生重大的影响。

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但是激光核聚变技术也存在着能源的消耗大的问题,同时设备的稳定性也是一个挑战。
中国在核聚变方面的持续的投入以及所取得的成果对于全球清洁能源的发展所起到的推动作用,同时也使中国在核聚变研究方面充满了期待。
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