激光驱动的磁场有望提升NIF聚变内爆

发布时间: 2017-03-20 10:07:42   作者:本站编辑   来源: nextbigfuture   浏览次数:

  LLNL研究人员及其同事正在开发一种新的技术,以期能够在NIF黑腔内产生强磁场。模拟和实验表明,磁化的黑腔能够显著增强NIF的内爆性能。

  旨在测试该技术的实验上个月在NIF上进行,实验利用激光产生磁场。该实验隶属发现科学实验(Discovery Science Experiments),相关实验持续一周的时间。

  计算表明,磁场有助于提高惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion, ICF)点火靶的聚变燃烧速率。重要方法有两种:一是通过减少靶丸中心“热点”处的压缩高温等离子体燃料的热传导;另一种是增加带电粒子(α粒子,由聚变反应产生)的约束能力。如果能够使带电粒子更靠近热点,将有助于能量在燃料外层中的沉积,燃料外层位于热点外层,温度较低,该过程被称为α加热。从而增加产生自维持聚变反应的可能性。

  “我们已经在OMEGA EP激光器(罗切斯特大学)工作了好几年,以开发激光驱动的磁场平台”,该项目的主要研究人员,LLNL物理学家布拉德·波洛克(Brad Pollock)说。虽然以前的实验产生的是线状磁场,他说,“我们想磁化黑腔大小的物体,这就是我们最终的目的。

   1 实验用靶

  在上个月的实验中,来自NIF激光器的,峰值功率越80TW的激光光束照射双电容器线圈,该线圈尺寸约为标准NIF黑腔三分之一。热电子从所产生的等离子体射出,形成数百万安培的电磁线圈电流,电流绕着线圈的表面回路循环,所以能够产生大的磁场。磁场使来自爆炸推进器背光的质子偏转。

  Pollock指出,在1020特斯拉范围内的轴向黑腔磁场有助于实现更对称地驱动爆炸。50特斯拉时,减少热传导和α粒子约束的胶囊效应(capsule effects)将会出现。

  二月进行的实验是首次在同一NIF打靶中击中两个靶。由于靶的复杂性,对靶制作提出新的挑战,实验者认为在分配给实验的打靶时间内,双靶方案是获得他们所需数据的最佳方案。实验中使用的所有诊断都获得了好的数据。按照计划,今年秋季进会进行下一轮实验,到时将会对比有无磁场的实验结果,以测量磁化黑腔对聚变实验的影响。

  由于有望在NIF上改进ICF内爆状态,高能量密度和天体物理学实验也对磁化靶产生了兴趣。多个目前正在进行的NIF发现科学攻关计划也对天体物理磁场进行研究,以确定它们的起源,如何演变,以及在其他宇宙现象中扮演的角色。

  2 用于磁场(B场)实验的NIF 黑腔“环”结构图。一到三路NIF光束将被引导到在黑腔侧面上的板或翅片上以产生磁场。

  除了Pollok,激光驱动磁场实验团队成员包括LLNLJohn MoodyClement GoyonSteve RossGeorge SwadlingJackson WilliamsDerek MariscalDavid StrozziDan KalantarWill FarmerRich Zacharias Bruce Remington;罗切斯特大学激光能源实验室的Dan HaberbergerDustin Froula;大阪大学激光工程研究所的Shinsuke Fujioka and King Law;英国约克大学的Eleanor Tubman and Nigel Woolsey;波尔多大学激光和应用激光中心的Joao SantosMathieu Bailly-Grandvaux。制作复杂靶的团队成员包括通用原子科技的Kelly YoungbloodWilliam HokeMike MauldinJon Nafziger以及LLNLRussell WallaceScott VonHof

  滕晓丽摘译自:http://www.nextbigfuture.com/2017/03/laser-driven-magnetic-fields-could.html  

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