本周,在加利福尼亞州的一個(gè)特大號“倉庫”里,一臺(tái)巨大的設(shè)備開始運(yùn)行,將恒星的能量展現(xiàn)在我們面前。這是試探性的一步,意味著我們或許就將迎來一個(gè)清潔的、幾乎用之不竭的能源新時(shí)代。
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美國國家點(diǎn)火裝置(National Ignition Facility,NIF)的靶室。這個(gè)巨型裝置坐落在加州的一個(gè)特大號“倉庫”里,它利用激光將微小的氫原子轉(zhuǎn)變?yōu)闊岷朔磻?yīng)的能量。大約要過12個(gè)月,裝置才能逐漸達(dá)到全功率運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài),不過相關(guān)實(shí)驗(yàn)還要繼續(xù)進(jìn)行,直到2040年左右。
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國家點(diǎn)火裝置的終端光學(xué)檢查系統(tǒng)。科學(xué)家利用世界上最強(qiáng)激光產(chǎn)生的192道光束直接照射在冰凍的氫原子珠上,激發(fā)了一次持續(xù)十億分之五秒的猛烈爆炸。
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國家點(diǎn)火裝置不僅有世界上最強(qiáng)的激光,也有世界上最大的光學(xué)儀器。這是磷酸二氫鉀(KDP)晶體,重達(dá)800磅(360千克),是激光器的主要部分。應(yīng)用新的方法,生成這么一大塊晶體只需要兩個(gè)月時(shí)間,而傳統(tǒng)的方法則需要兩年。每塊晶體被切成邊長40厘米的方形晶片,整個(gè)國家點(diǎn)火裝置需要600個(gè)這樣的晶片。
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直徑達(dá)10米的靶室于1999年6月安裝,重達(dá)28.7萬磅(13.7萬千克)。靶室從建設(shè)到投入使用一共花了近15年的時(shí)間。按照計(jì)劃,美國能源部部長朱棣文和加州州長阿諾·施瓦辛格將出席靶室的開啟儀式。施瓦辛格曾說,這一裝置將“徹底變革我們未來的能源格局”。
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在線性可替換單元(LRU)之間的激光玻璃調(diào)和板。LRU由一個(gè)大金屬框,以及固定于其上的各種類型的透鏡、反射鏡或玻璃組成。這些透鏡或玻璃等可以輕松地安置在光線的通路中,也可以方便地取出進(jìn)行維護(hù)。玻璃調(diào)和板LRU將安裝在兩個(gè)閃光燈暗盒之間,激光束穿過的時(shí)候,閃光燈暗盒點(diǎn)亮,從而使激光在通往靶室的過程中吸收來自特殊處理的玻璃的能量。
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這張示意圖顯示的當(dāng)激光從輻射空腔兩端射入時(shí)的靶物球芯。密集光束產(chǎn)生的高能震蕩波以百萬英里每小時(shí)的速度沖擊燃料球芯,制造出一億攝氏度左右的高溫。在這種只有恒星內(nèi)核中才存在的極端條件下,氫原子將發(fā)生聚變,產(chǎn)生氦和巨大的能量。
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整個(gè)建筑有10層樓高,面積與三個(gè)橄欖球場相當(dāng)。如果一切順利,它將成為第一個(gè)能量產(chǎn)出大于消耗的(激光核聚變)設(shè)施,同時(shí)也為商業(yè)激光核聚變發(fā)電站的發(fā)展鋪平道路,世界能源危機(jī)問題也將迎刃而解。
圖片:美國國家點(diǎn)火裝置(National Ignition Facility)