激光核聚变drc课件.ppt

1、目 录一 激光核聚变的原理激光核聚变的原理1、激光的性质、激光的性质2、核聚变产生的条件、核聚变产生的条件3、激光诱导核聚、激光诱导核聚变变二二 激光核聚变的发展现状激光核聚变的发展现状1、国外激光核聚变的发展现、国外激光核聚变的发展现状状2、中国激光核聚变的发展现状、中国激光核聚变的发展现状三三 激光核聚变的意义激光核聚变的意义1、民用激光核聚变、民用激光核聚变2、科研激光核聚变、科研激光核聚变3、军用激光核聚变、军用激光核聚变 1、激光的性质、激光的性质一一 激光核聚变的原理激光核聚变的原理 空间相干性和方向性空间相干性和方向性 时间相干性和单色性时间相干性和单色性 激光的高亮度激光的高亮

2、度 2、核聚变产生的条件、核聚变产生的条件 核聚变燃料氘、氚核聚变燃料氘、氚 临界条件高压、高温临界条件高压、高温3、激光诱导核聚变、激光诱导核聚变 激光核聚变就是利用激光照射核燃料使激光核聚变就是利用激光照射核燃料使之发生核聚变反应。之发生核聚变反应。我国独立研制的核聚变装置我国独立研制的核聚变装置核聚变反应示意图核聚变反应示意图1、国外激光核聚变的发展现状、国外激光核聚变的发展现状二二 激光核聚变的发展现状激光核聚变的发展现状 在激光核聚变研究领域，美国无疑居在激光核聚变研究领域，美国无疑居于领先地位。美国不仅拥有于领先地位。美国不仅拥有“诺瓦诺瓦”激光器激光器、世界上功率最大的世界上功率

3、最大的 X射线模拟器射线模拟器，而且，而且，早早1998年，美国能源部就开始在劳伦斯利年，美国能源部就开始在劳伦斯利弗莫尔国家实验室启动弗莫尔国家实验室启动“国家点火装置工国家点火装置工程程”。美国国家点火装置实验室的俯视图美国国家点火装置实验室的俯视图 美国人造小太阳耗资美国人造小太阳耗资12亿美元，是世界上最大的亿美元，是世界上最大的激光点火装置，整个激光装置的大厅有激光点火装置，整个激光装置的大厅有215米长米长，120米宽米宽，每次激光脉冲持续时间大约为，每次激光脉冲持续时间大约为十亿分之一十亿分之一秒秒，最大输出能量为，最大输出能量为 1800千焦千焦，其瞬间最大输出功，其瞬间最大输

4、出功率为率为54000亿千瓦亿千瓦，是美国所有电厂输出功率的，是美国所有电厂输出功率的500倍。如此大功率的激光装置完全能点燃人造小太阳。倍。如此大功率的激光装置完全能点燃人造小太阳。美国国家点火装置美国国家点火装置NIFNIF可以把可以把180万焦耳的能量万焦耳的能量，通过，通过192条条激光束聚焦到激光束聚焦到一个一个2毫米毫米大大的冷冻氢气球的冷冻氢气球上，从而产生上，从而产生高达摄氏高达摄氏1亿度亿度的热力，类似的热力，类似恒星和巨大行恒星和巨大行星的内核以及星的内核以及核爆炸时的温核爆炸时的温度和压力。度和压力。法国激光核聚变研究以军事化为主要目法国激光核聚变研究以军事化为主要目 标

5、。为确保法国标。为确保法国 T N75和和 T N81核弹核弹 头能始终处于良好状态，早在头能始终处于良好状态，早在1996年，法年，法 国原子能委员会就与美国合作实施一项庞国原子能委员会就与美国合作实施一项庞 大的模拟计划大的模拟计划“兆焦激光计划兆焦激光计划”，即即 高能激光计划高能激光计划。早在早在20世纪世纪70年代，日本就投入了大量年代，日本就投入了大量 财力、人力和物力进行激光核聚变研究。财力、人力和物力进行激光核聚变研究。1998年，日本研制成功了核聚变反应堆上年，日本研制成功了核聚变反应堆上 部螺旋线圈装置部螺旋线圈装置（L H D）和高达和高达 15米的米的 复杂真空头，标志

6、着日本已突破建造大型复杂真空头，标志着日本已突破建造大型 核聚变实验反应堆的技术难点。核聚变实验反应堆的技术难点。2、中国激光核聚变的发展现状、中国激光核聚变的发展现状 我国著名物理学家我国著名物理学家王淦昌王淦昌院士院士1964年就提年就提出了激光核聚变的初步理论，从而使我国在这出了激光核聚变的初步理论，从而使我国在这一领域的科研工作走在当时世界各国的前列。一领域的科研工作走在当时世界各国的前列。1974年，我国采用一路激光驱动聚氘乙烯年，我国采用一路激光驱动聚氘乙烯靶发生核反应，并观察到氘氘反应产生的中靶发生核反应，并观察到氘氘反应产生的中子。子。此外，著名理论物理学家此外，著名理论物理学

7、家于敏于敏院士在院士在20世世纪纪70年代中期就提出了激光通过入射口、打年代中期就提出了激光通过入射口、打进重金属外壳包围的空腔、以进重金属外壳包围的空腔、以 X光辐射驱动光辐射驱动方式实现激光核聚变的概念。方式实现激光核聚变的概念。1986年，我国激光核聚变实验装置年，我国激光核聚变实验装置“神神光光”研制成功研制成功。中国人造太阳实验装置中国人造太阳实验装置 人造太阳使温度瞬间达人造太阳使温度瞬间达1亿度亿度 1、民用激光核聚变、民用激光核聚变三三 激光核聚变的意义激光核聚变的意义 提供清洁的能源，解决能源危机提供清洁的能源，解决能源危机 一个氘原子核和一个氚原子核碰撞，结合一个氘原子核和

8、一个氚原子核碰撞，结合成一个氦原子核，并释放出一个中子和成一个氦原子核，并释放出一个中子和17.6兆兆电子伏特电子伏特的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为的能量。地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的变能的1000万万倍，如果把自然界中的氘用于聚倍，如果把自然界中的氘用于聚变反应，释放的能量足够人类使用变反应，释放的能量足够人类使用100亿亿年。年。2、科研激光核聚变、科研激光核聚变 实验室模拟聚变反应过程，研究许多实验室模拟聚变反应过程，研究许多极端条件物理问题。极端条件物理问题。科学家可以用它科学家可以用它模拟核爆模拟核爆；科学家可模拟科学家可模拟超新星超新星、黑洞边界黑洞边界、恒星恒星和巨大行星内核和巨大行星内核的环境，将为科学界提供大的环境，将为科学界提供大量之前无法获取的数据；量之前无法获取的数据；3、军用激光核聚变、军用激光核聚变 激光核聚变在军事上的重要用途之一激光核聚变在军事上的重要用途之一是发展新型核武器，特别是研制是发展新型核武器，特别是研制新型氢弹新型氢弹。