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激光轰击靶丸后发生了什么

时间:2022-08-23 百科知识 版权反馈
【摘要】:靶丸是一个很小的球体,直径是毫米的数量级,甚至更小。气压高达几十兆帕斯卡甚至更高,这是很高的压强,一个大气压只有0.1兆帕斯卡,几十兆帕斯卡即几百个大气压的压强。为了加强扩散,还需把气体加温到500摄氏度以上温度,并维持足够长的时间,让燃料填好后,再降温至室温,将靶丸保存备用。在靶内产生热斑,热斑发生核聚变反应,相当于点火,并迅速传遍整个核燃料靶丸,使整个靶丸发生聚变反应,并释放出大量的聚变能。

激光轰击靶丸后发生了什么?

靶丸是一个很小的球体,直径是毫米的数量级,甚至更小。可以用一个玻璃小球中间装氘氚气体做成,中空的小玻璃球做起来需要不少工艺上的技巧,但还是比较容易解决的。

怎么把气体氘氚燃料装进密闭的玻璃小球呢?开个小孔吗?

非也!是在高温高压下将燃料气体通过玻璃内部的孔隙扩散进小玻璃球中去。气压高达几十兆帕斯卡甚至更高,这是很高的压强,一个大气压只有0.1兆帕斯卡,几十兆帕斯卡即几百个大气压的压强。为了加强扩散,还需把气体加温到500摄氏度以上温度,并维持足够长的时间,让燃料填好后,再降温至室温,将靶丸保存备用。

除了用玻璃作燃料容器外,还有用适当的塑料做容器,相应也有一套工艺技巧。

处理燃料时还特别需要注意安全,因为氚是放射性元素,氚水(HTO),即一个原子一个氚原子与一个氧原子结合成的水,有剧毒,必须采取严格措施,不能有丝毫泄漏。

激光打靶时是如何有效地将激光的能量传给靶,并使靶内燃料发生聚变反应呢?这过程研究起来是很复杂的,我们只能简单地把这过程叙述如下。

如下图所示意,当强激光射到靶壳上时,靶壳就融化为等离子体,图中以等离子体冕示意。这等离子体冕向外喷射时,像火箭一样产生极大的反冲的冲击波,冲向靶丸,图中以粗箭头表示;这冲击波将氘氚燃料做成的靶丸压缩到极高的密度(1000~10000倍固体密度)和极高的温度。在靶内产生热斑,热斑发生核聚变反应,相当于点火,并迅速传遍整个核燃料靶丸,使整个靶丸发生聚变反应,并释放出大量的聚变能。这样的靶丸被称为销蚀靶。

激光与靶相互作用示意图

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