我们目前在核聚变动力方面取得了哪些进展,还有哪些问题?

时间:2021-10-10 08:08:28   作者:
人类目前已经拥有了一种实用的核聚变技术。

我们目前在核聚变动力方面取得了哪些进展

(一个产生x射线的核聚变驱动器照射左边一个充满D-T的铍微球并使其内爆,这引发了D-T核聚变爆炸,随后向一个装有加压液体氘的圆柱体发射冲击波爆轰波)人们普遍认为,商业形式的核聚变还需要50年的时间(而且将永远如此)——但现实是,对核聚变如此普遍和过度的悲观是不合理的。50多年前,人类通过1952年的Ivy-Mike核试验,从纯氘中通过DD聚变产生聚变能,同时利用核裂变将氘聚变等离子体可靠地带入聚变条件,从而拥有了从聚变产生能量的实用方法。

现在有一种实用的核聚变技术,可以有效地按需生产大量的工业核聚变能量——我们只是没有选择开发它并将其用于商业用途。在液体(或固体)氘-氚(DT)中点燃一个惯性约束的热核聚变反应所需的能量不是那么大;它是在不超过20兆焦耳或大约相同的化学能储存在大约2.5杯汽车汽油。问题是,这种能量必须在空间(聚焦到小于2毫米的区域)和时间(小于3纳秒)中被压缩。

纯惯性约束聚变,即不利用核裂变产生聚变条件的聚变,在今天受到驱动的限制。

在实验上还不可能建立一个足够大的激光器(或离子粒子加速器)来产生DT聚变点火。尽管如此,许多人,包括国会在内,都想确定惯性约束聚变最终是否会起作用,是否会从聚变中产生净能量。为了回答这个问题,在最后几年的地下核试验中,LANL和LLNL都设计了一系列名为Halite-Centurion的测试。Halite-Centurion系列镜头是融合相关的镜头,加上已经在计划中的镜头。这些发射是为了利用从一个实验装置的初级装置产生的x射线的一小部分,通过视线到一个远程聚变实验装置,该聚变实验装置位于地下实验测试筒的一段距离之外。有激光和离子束融合等司机当时(1977 - 1988)无法提供所需的驱动能量产生聚变点火,但从远程x射线引发裂变装置可以提供所需的驱动能量(> 20倍木星质量能量传递到现货约2毫米的时间不到3纳秒)。

在内华达州沙漠进行的Halite-Centurion聚变实验可靠且反复地进行,并产生了小亚克DT燃料样品(在小填充球体中)的完全聚变点火。这些实验曾被列为机密,但能源部允许资深科学家约翰·林德尔博士解密并披露了约一半的核聚变相关项目信息。惯性约束聚变是迄今为止唯一在实际现场实验中被证明有效的聚变形式(而不仅仅是在计算机模拟中理论上预测)。一旦分类Halite-Centurion测试子弹实验证明,小DT填充球可以点燃,并带来充分的聚变点火使用强烈的x射线束。

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ICF聚变不同于磁约束聚变和其他形式的聚变,因为ICF聚变已经被实验证明是有效的。如果聚变驱动器的设计与Halite-Centurion实验中使用的x射线驱动器的特性和性能充分相似,毫无疑问,将在实际中实现具有聚变能量增益的完全聚变点火。实际的核聚变不是一个猜测或猜想的问题,但已经被LANL和LLNL国家实验室在内华达州核安全基地的地下核试验的实际现场实验证明了。

在避免过度争论的同时,我想指出以下历史事实。

1、1952年,常青藤-迈克聚变ICF技术第一次尝试就成功了。

2、在ICF裂变-聚变的道路上,没有一个渐进的实验失败的轨迹,经过多次实验尝试,最终取得了成功。历史上,ICF的裂变-聚变从第一次实验尝试(Ivy-Mike测试- 1952)就开始工作,并产生了受控的可靠的核聚变能量释放,并从第一次实验中获得了能量。

3、Ivy-Mike ICF裂变聚变技术在产生巨大能量收益的聚变能量的同时,历史上从未失败过。

4、裂变聚变ICF技术是美国武库中第一批热核武器的基础。将裂变聚变技术转化为纯混合DT-DD聚变技术,为经济发电开辟了许多新的应用领域。

5、裂变聚变技术在第一次尝试时就成功了,产生了巨大的净能量,工程聚变增益不仅大于1,而且大于1.2 x 10^13(注:Ivy-Mike核聚变产生的能量是触发和操作实验核聚变装置所需电能的12万亿倍。这种工程聚变增益Qe的计算是保守的,只包括聚变产生的能量,完全排除了所有同时从核裂变产生的能量)。

6、在内华达试验场进行的800多次地下试验中,裂变聚变技术从未失败过。
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