NIF装置的新型靶丸内爆耦合腔实验取得可喜结果

发布时间: 2020-08-20 13:17:16   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

 

. 截头椎体(Frustraum)黑腔靶

NIF上利用全尺度截头椎体黑腔进行的初步实验已经实现近圆形的惯性约束聚变内爆,充满燃料的靶丸能够吸收更多的激光驱动能量。

美国国家点火装置的研究人员对新型黑腔的初步测试结果保持乐观的态度,认为相关测试可以为ICF的研究工作创造更广阔的发展前景。目前,Frustraum相关的实验研究尚处于初期阶段,但物理学家Vladimir Smalyuk表示,持续的成功将为新设计打开大门,能量耦合的增加意味着人们不必构建更大的NIF装置就有可能实现惯性聚变的目标。

Frustraum系列实验(Frustraum campaign)是颠覆性建议提案计划(Disruptive Proposal InitiativeDPI)的一部分,该计划最近被纳入ICF计划中,目的是推广可以推进ICF计划发展方向的新想法和点火方案。与现有设计相比,Frustraum方案能够极大地提高能量到靶丸的耦合(有望提高23倍)。尽管具有挑战性,但如果成功,有可能会为惯性聚变研究打开新的道路。

初步的测试表明,调整Frustraum的设计可以控制对称性。与扁圆(oblate)或薄煎饼(pancaked)形的内爆相比,实现扁长形(prolate)或香肠形(sausage)的内爆更具挑战性。

圆柱形黑腔能够使用标准的1000微米靶丸,与之相比,Frustraum黑腔可使用内半径更大的靶丸(1200微米),相应也能实现也更高的能量耦合效率。实验显示,Frustraum黑腔的激光能量耦合效率约为20%,实验采用1.3兆焦耳的光束,激光能量耦合接近270千焦耳。下一步,研究人员计划使用更大的靶丸(外半径接近1500微米),入射能量也将从目前的1.3MJ提高到1.8~1.9MJ

7月份,研究人员开始分析1.6MJ的打靶实验结果,实验使用镀金铀靶(Frustraum),获得400km/s的高内爆速度,300KJ靶丸能量耦合,同时,内爆保持了对称控制,激光的反向散射在可接受范围。

 

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