基本介紹
- 中文名：雷射內爆
- 外文名：laser implosion
- 別稱：雷射向心爆炸
- 驅動方式：直接驅動、間接驅動
- 學科：核能利用
- 實現關鍵：雷射的對稱性、均勻性
定義,驅動方式,直接驅動,間接驅動,實現關鍵,影響因素,
定義
在雷射核聚變中，當多束雷射從各個方向同時聚焦在氘氚靶丸上時，雷射被靶丸吸收，靶丸表面加熱形成一層電漿。就像火箭噴射氣體推動火箭向前飛行一樣，電漿在向外膨脹的過程中也給靶丸內層一個壓力，這就是所謂的燒蝕壓。這個壓力促使靶丸產生向心內爆，將靶丸中心部分的氘氚材料壓縮到高密度，例如為液態氘氚密度的1000倍，並加熱到幾千萬度以上，點燃熱核聚變反應，這就是雷射內爆。
驅動方式
雷射驅動內爆有兩種方式：一種是直接驅動，另一種是間接驅動。
直接驅動
所謂直接驅動，就是靶丸外表面吸收雷射，產生燒蝕壓直接驅動內爆。但直接驅動對雷射對稱性、均勻性的要求非常高。
當高功率雷射驅動聚變靶時 , 會放出電子、離子、 X 射線和聚變產物中子、Α粒子等。這些粒子帶著關於內爆動力學的一些重要信息 , 如雷射能量吸收機制、能量輸運、電漿溫度和密度等。由於帶電粒子在穿出靶丸的過程中與電漿之間具有庫侖作用而損失能量。而對於電漿轉換的 X 射線 , 打在玻璃球殼上的雷射所產生的 X 射線又會將其湮沒 ( 玻璃的有效原子序數比燃料氘和氚的原子序數高),
這些都會降低測量精度。然而 , 對聚變中子來說 , 它既不受所通過的壓縮燃料區和靶殼的影響 , 直接驅動產生的 X 射線也不會對中子測量帶來什麼困難。正因為這些原因 , 中子診斷成了聚變靶的重要探測手段。中子產額對應於壓縮靶芯時熱核反應數 , 它可以反映內爆對稱性、內爆動力學效率、燃料混合及超熱電子預熱影響等情況。
因為當壓強情況變差、殼材料與燃料混合時 , 中子產額會迅速下降。因此 , 準確測量中子產額還能確定作為全過程的壓縮殼體的效率 ( 不僅推進層加速的條件 , 而且球對稱性的偏差也會影響壓縮效率 ) 。
間接驅動
所謂間接驅動，就是被吸收的雷射首先轉變成為X光，再由X光傳熱壓縮球形靶丸，產生內爆。間接驅動與直接驅動相比，間接驅動對雷射的對稱性、均勻性的要求要比直接驅動低一些，但需要較高的雷射能量。
是通過球形聚心增壓和提高內爆動能密度兩種途徑，產生極高壓力，實現對聚變燃料的高壓縮，形成熱核聚變燃燒波，利用燃料的慣性約束，在燃料飛散之前，獲得設計要求的聚 變燃燒和放能．內爆先通過預脈衝衝擊波 整形 低熵壓縮 內爆殼物質到十多倍初始固態密度，然後通過主脈衝 x 射線燒蝕(間接驅動)或雷射燒蝕(直接驅動)加速 內爆殼到高內爆速度，從而形成很高的內爆動壓，進而再通過球內爆聚心增壓，獲得 實現聚 變要求 的高壓。在1.5 MJ 能量 的大型高功率雷射器上實現雷射聚變中心點火 ，需要在球心區域產生 3000—4000 億大氣壓 的高壓
實現關鍵
實現內爆的關鍵是將靶丸芯部壓縮到高密度狀態。而這就需要雷射強度很高，雷射的對稱性、均勻性要非常的好。
影響因素
在雷射內爆的實現過程中，有幾個因素影響向心壓縮：
