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      “自從上世紀(jì)60年代初激光器問世以后，中、美、日、蘇聯(lián)等國即著手激光驅(qū)動慣性約束聚變研究，40多年來，該研究已取得重要進(jìn)展，目前正處在實驗室演示熱核點火和燃燒前夕。”日前，剛從法國參加2011年慣性聚變科學(xué)與應(yīng)用國際會議歸來的中科院院士賀賢土在接受專訪時表示。

賀賢土透露，美國國家點火裝置(NIF)有望在明年進(jìn)行點火演示。如果成功，則證明了慣性約束聚變(ICF)的科學(xué)可行性，這將是ICF研究的重要里程碑。同時，我國走了一條完全獨立自主的ICF研究路線，預(yù)計2020年左右演示實驗室點火和熱核燃燒。

10月6日，美國國家核軍工管理局和勞倫斯利弗莫爾實驗室宣布其建造的國家點火裝置完成了其首次綜合點火實驗。在試驗中，192束激光系統(tǒng)向首個低溫靶室發(fā)射了1MJ激光能量。

美國預(yù)計將在2012年實現(xiàn)實驗室點火

熱核聚變能源是人類理想的干凈能源。目前，實現(xiàn)可控核聚變主要有兩種技術(shù)途徑。一種是用托卡馬克裝置開展“磁約束聚變”的研究，如國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃；另一種就是ICF。ICF是利用高功率大能量驅(qū)動器(目前是激光器)提供能量，使含氘氚聚變?nèi)剂系陌型璋l(fā)生內(nèi)爆壓縮和熱核點火燃燒，釋放高增益的聚變能。#p#分頁標(biāo)題#e#ICF研究除了應(yīng)用于聚變能源之外，還可用于國防和基礎(chǔ)科學(xué)研究。

“實現(xiàn)聚變能需要經(jīng)歷實驗室演示熱核點火和燃燒、聚變發(fā)電演示和商用發(fā)電3個階段。”賀賢土介紹，近年來，隨著大能量激光器的建造和發(fā)展，特別是美國NIF的建成，研究正處在ICF點火前夕。

2010年9月以來,美國在NIF上進(jìn)行了國家點火攻關(guān)(NIC)實驗。賀賢土介紹，在本次大會上，美國國家聚變點火裝置計劃首席科學(xué)家約翰·林達(dá)綜合報告了研究進(jìn)展。在2010年9月到2011年9月財年的第一輪實驗中，他們?nèi)〉昧诉^去50年ICF點火和熱核燃燒探索以來的重要進(jìn)展，包括取得了熱斑內(nèi)2微克氘氚燃料已達(dá)到增益為1的結(jié)果，具有里程碑意義。這一輪實驗旨在了解點火過程流體力學(xué)等的分解研究，以掌握點火過程各種重要物理因素的數(shù)據(jù)和規(guī)律，為進(jìn)一步演示實驗室點火做準(zhǔn)備。該團(tuán)隊認(rèn)為他們已確認(rèn)了達(dá)到點火的優(yōu)化內(nèi)爆的步驟。

據(jù)悉，從2011年10月到2012年3月，該研究團(tuán)隊將進(jìn)行第二輪實驗，并計劃繼續(xù)調(diào)整靶的性能，目標(biāo)瞄準(zhǔn)2012年實現(xiàn)實驗室點火。#p#分頁標(biāo)題#e#

10月6日，美國國家核軍工管理局和勞倫斯利弗莫爾實驗室宣布其建造的國家點火裝置完成了其首次綜合點火實驗。在試驗中，192束激光系統(tǒng)向首個低溫靶室發(fā)射了1MJ激光能量。

我國走了不同于美、法的自主研究路線

那么，我國ICF研究進(jìn)展如何？其實，早在1964年，我國著名核物理學(xué)家王淦昌就在國際上獨立提出激光驅(qū)動聚變的建議，由此掀開了我國ICF研究的歷史。

“我國的研究起步比較早，但由于種種原因一直到1993年納入國家863計劃后才有很大的發(fā)展。”作為國家863計劃ICF主題專家組原首席科學(xué)家，賀賢土介紹，該計劃規(guī)劃了國家ICF發(fā)展目標(biāo)，確定了激光驅(qū)動器和單元技術(shù)、靶物理理論、靶物理實驗、精密診斷設(shè)備、靶的制備“五位一體”協(xié)調(diào)發(fā)展思路，各方面均取得重大進(jìn)展，打破了西方壟斷和封鎖，建立了獨立自主研究ICF體系，為2020年左右我國演示實驗室點火和熱核燃燒計劃打下重要基礎(chǔ)。

在本屆大會上，賀賢土代表我國ICF研究團(tuán)隊作大會邀請報告，綜合介紹了我國ICF研究物理理論和數(shù)值模擬、物理實驗和高功率激光器方面的重要進(jìn)展。

“我國獨立自主走了完全不同于美、法的研究路線。美國是直接從萬焦耳級能量靶物理研究結(jié)果定標(biāo)推到能量大50#p#分頁標(biāo)題#e#～60倍的兆焦耳激光器上進(jìn)行點火演示。”賀賢土說，我國ICF點火研究采取的是一種從萬焦耳級到十萬焦耳級，再到百萬焦耳級的循序漸進(jìn)的路線圖，即在近期萬焦耳級激光器(神光Ⅲ原型、神光Ⅱ以及即將運行的神光Ⅱ升級裝置)研究基礎(chǔ)上，到2014年左右進(jìn)入激光能量20萬～40萬焦耳神光Ⅲ平臺研究。經(jīng)過這一中間平臺對靶物理進(jìn)行充分研究，然后外推到激光能量約為神光Ⅲ能量4～5倍的神光Ⅳ上進(jìn)行慣性約束聚變研究和點火演示，這樣可以減少風(fēng)險。這一路線選擇也得到了國際同行的認(rèn)可。

據(jù)悉，神光Ⅲ裝置設(shè)計是48束激光，今年1月已出第一束激光，預(yù)計今年可安裝完16束，計劃2014年全部出光運行，進(jìn)行物理實驗。

慣性聚變能有望在本世紀(jì)中葉商用

“ICF研究經(jīng)過近50年的努力和幾次國際上的大評審，總結(jié)了經(jīng)驗和教訓(xùn)，發(fā)展基本上是健康的。”賀賢土認(rèn)為，從最近國際上的進(jìn)展來看，美國有可能在2012年左右實現(xiàn)實驗室點火演示，目前還沒有發(fā)現(xiàn)物理和技術(shù)上不可逾越的重大障礙。但仍需充分重視深化靶物理研究，充分掌握各個主要環(huán)節(jié)的物理規(guī)律。

談到科學(xué)可行性證明時，賀賢土說，能源用驅(qū)動器需要發(fā)射每秒約10次脈沖，每次脈沖需要達(dá)到像NIF那樣的激光能量，美國代號“水星計劃”的項目已有多年研究，目前中國、日本和法國也在積極研究。它涉及元器件關(guān)鍵技術(shù)、材料、排布等一系列復(fù)雜技術(shù)問題。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度看，目前其他驅(qū)動器#p#分頁標(biāo)題#e#(如準(zhǔn)分子激光器、Z-Pinch裝置、重離子束驅(qū)動器)還需作更大探索。

“慣性聚變能反應(yīng)堆和電廠的建造和商業(yè)化，仍然需要工程上和經(jīng)濟(jì)上的論證和努力，但如果驅(qū)動器能解決，這些不是不可逾越的障礙。”賀賢土表示，展望本世紀(jì)中葉，人類有可能利用沒有污染的慣性約束聚變能發(fā)電。