第 216 話:國家點火裝置,能點燃核融合之火嗎?

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘
國家點火裝置。(來源:LLNL)

國家點火裝置。(來源:LLNL)

核融合的消息又來了!

這次不是像之前幾回談到的「托卡馬克裝置」或「仿星器」這種利用磁場拘束高溫電漿的裝置,而是以超高功率雷射脈衝瞬間衝擊核融合燃料,一口氣把重氫與超重氫加熱到數千萬度的高溫,進入「燃燒的電漿」(burning plasma)狀態。這種方式稱為「慣性約束核融合」(inertial confinement fusion, ICF)。

這次的主角是設置於加州 Lawrence Livermore 國家實驗室(LLNL)的「國家點火裝置」(National Ignition Facility)。一共有 192 道功率高達 500 TW(兆瓦),也就是 5 後面有 14 個零的超強雷射同時發出4奈秒(十億分之四秒)的脈衝,擊中包覆在核融合燃料靶材外部的「環空器」(hohlraum),環空器被雷射激發後釋放出X光加熱燃料球到核融合所需溫度。192道雷射脈衝到達的時間誤差必須在數皮秒(一兆分之一秒)以內。

11月23日的「Science」雜誌報導,NIF在多次儀器的重新設計與改進後,燃料球所吸收的能量已經從一開始的 1kJ(1000 焦耳),即將達到 100 kJ,足以在核心部分引發核融合,這是讓研究人員頗為振奮的成果,距離點燃整個燃料球的目標,已經不再遙不可及。

跟磁拘束的裝置比起來,NIF的好處是真的「只要點火」就行了,雖然一開始打入雷射需要耗費不少能量,尤其是瞬間功率真的是大得可怕,不過一旦進入「燃燒的電漿」狀態,之後能量就可以自給自足了。

就跟所有的核融合裝置一樣,NIF 也是被批評為「聽樓梯響了幾十年結果還看不到人」,計畫一延再延,經費也不斷追加,而且它其實是寄生在「核武儲存與維護專案」(Stockpile Stewardship Program)底下的違章建築,每年都面臨被砍掉的危機,到底 NIF 能不能撐到真的點火成功那一天呢?曾任 LLNL核融合能源部門主管的 Mike Dunne 表示「The jury’s out.」(陪審團退庭審議中,表示尚未決定)

這次希望能真的有所進展!不然就要想辦法找「米諾夫斯基博士」來幫忙啦!


NIF還被借去當StarTrek (2013年的 StarTrek: Into the Darkness)的曲速引擎核心的場景,花大錢的研究機構,公關很重要!(ⒸJ.J. Abrams/Paramount Pictures)

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#超中二物理宅雜記

#等我征服世界就把電漿物理學列為全人類必修

#生命宇宙與萬事萬物什麼都馬跟物理有關

#話都給我講就好 其之216

Science 報導:https://www.sciencemag.org/news/2020/11/laser-fusion-reactor-approaches-burning-plasma-milestone


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以中二魂介紹最新的科學與科技發展,幫你讀剛出爐的最新學術期刊論文,若宅味過重敬請原諒!
2023/01/03
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