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慣性約束的優(yōu)點及問題

  每一次激光聚變的時間約十億分之一秒。利用激光使氘氚小球聚變,相當(dāng)于引爆了一個微型氫彈。一個微型氫彈爆炸后產(chǎn)生的沖力,比一個節(jié)日用的大爆竹爆炸產(chǎn)生的沖力大不了多少。如果1秒種引爆100個外徑幾毫米的微型氫彈,就可以得到幾百萬千瓦的電功率。由于激光聚變是一種微型氫彈,因此一些國家利用激光聚變來研究核武器的輻射效應(yīng),驗證武器設(shè)計的計算機(jī)程序。

環(huán)流器新一號  但是,激光聚變時,為創(chuàng)造聚變條件所需的激光的能量的利用效率,以及由電能轉(zhuǎn)化為激光的能量的利用效率都不高。根據(jù)日本學(xué)者的研究,如果采用有外層球殼的小球,讓激光通過外殼的孔后在內(nèi)球和外殼之間來回吸收和反射,就能使內(nèi)球更好地壓縮并達(dá)到聚變。但這種小球是很難制造的。另外,如采用氟化氪準(zhǔn)分子激光器,則電能轉(zhuǎn)化為激光的效率高。這需要縮小氟化氪激光的脈沖寬度,以便使能量更集中。

  慣性約束除了采用激光外,20世紀(jì)70年代后還研究用電子束及離子束。電子束及離子束的優(yōu)點是,為創(chuàng)造聚變條件而消耗的能量的利用效率高得多。特別是采用離子束時,由于離子的射程短,離子的能量主要被靶丸表層吸收,因而更容易產(chǎn)生壓縮。因此使用離子束時,由于離子運動速度慢,通過控制加速離子的電壓,使先發(fā)射的離子速度慢一些,后發(fā)射的快一些。可以使先后發(fā)射的離子同時達(dá)到靶丸表面,產(chǎn)生所謂聚束作用。但是電子束及離子束達(dá)到的功率還不夠高,而且由于帶電粒子間的排斥力,使電子束及離子束的聚焦比激光困難些。因此電子束、離子束聚變,目前還不如激光聚變成熟。離子束聚變時,目前主要用碳、氧、氮等輕離子。采用重離子束時,由于成本過高,發(fā)展前途不大。

  慣性約束和磁約束相比有三個優(yōu)點:第一,裝置的聚變部分的體積。坏诙,可以采用液體金屬作為聚變反應(yīng)室的冷卻劑,冷卻效率高。當(dāng)使用液體鋰?yán)鋮s時,還有利于氚的增殖;第三,可以將產(chǎn)生激光束、電子束或離子束的聚變驅(qū)動器部分,與聚變反應(yīng)室分開,有利于檢修。但是慣性約束只能脈沖運行,不能像串級磁鏡那樣穩(wěn)態(tài)運行。

  在0℃和1個大氣壓之下,每立方厘米的空氣中大約有3000億億個氣體分子。在磁約束的條件下,等離于體的密度很低,每立方厘米的粒子數(shù)約百萬億個,比空氣中的分子密度小幾十萬倍,因此聚變反應(yīng)室要有高真空。為實現(xiàn)聚變,在此種密度下要求的約束時間至少是1秒,所以磁約束是一種慢聚變。慣性約束是快聚變,約束時間很短,大約為十億分之幾秒。為了實現(xiàn)聚變,等離子體密度應(yīng)達(dá)到每立方厘米千萬億億個粒子,比空氣的密度大幾千倍以上。

  無論是磁約束或慣性約束,都需要極高的溫度,所以稱為熱核反應(yīng)。氫彈是利用原子彈的爆炸提供高溫實現(xiàn)聚變爆炸,所以稱為熱核武器。,除了高溫核聚變外,有的科學(xué)家還提出了低溫核聚變的思想。

聚爆理論  歐洲的階段性成功

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