激活激光激光核融合等离子体中激光的相对论效应

时间：2022-04-03 14:25:05 来源：

研究人员研究了产生核融合功率的新方法表明，超强度激光的相对论效应在激光融合研究中提高了当前的“快速点火”方法，以加热足够长的燃料以产生电力。

大阪大学的研究人员利用等离子体中强烈激光的相对论效应进行了一种实现一致核聚变的新方法，这可能导致无排放能源生产。

大阪大学的研究人员已经调查了一种用于产生核融合能力的新方法，表明超强激光的相对论效应在激光融合研究中的当前“快速点火”方法上提高了加热了足以产生的燃料电力。这些发现可以为激光融合提供火花，迎来了一种新的无碳能源生产时代。

超强激光相对主义影响的快速点火激光融合的示意图。

目前的核电使用沉重同位素（如铀）裂变成较轻元素以产生功率。然而，这种裂变权具有主要担忧，例如花费燃料处理和崩溃的风险。有希望的裂变替代品是核聚变。像所有的星星一样，我们的太阳由光同位素的融合，特别是氢气，以较重的元素提供动力。融合在裂变中具有许多优势，包括缺乏危险废物或不受控制的核反应的风险。

然而，从融合反应中获得更多的能量，而不是投入它仍然是一个难以捉摸的目标。这是因为氢核彼此强烈排斥，融合需要极端的热量和压力条件 - 例如在太阳内部发现的那些 - 例如 - 将它们挤在一起。一种称为“惯性限制”的方法使用极其高能的激光脉冲来加热并压缩燃料颗粒，然后才能被吹入分开。不幸的是，这种技术需要极其精确地控制激光能量，使得压缩冲击波全部同时到达中心。

快速点火的示意图场景。

现在，由大阪大学领导的团队开发了一种用于惯性限制的改进方法，可以使用第二激光射击更加一致地进行。在“超级渗透”快速点火中，直接照射的第二激光在压缩期间在压缩期间加热芯的致密等离子体中的快速移动电子。“通过利用高强度激光的相对论行为，可以可靠地将能量可靠地送到旨在点火的含水等离子体中的燃料，”第一作者陶龚说。

这种方法的燃料通常是氢同位素和氚的混合物，比铀更容易获得，并且在融合后变得无害的氦。“这一结果是实现激光融合能源的重要一步，以及其他高能量密度物理学的应用，包括医疗，”高级作者Kazuo Tanaka解释道。

参考：通过快速电子直接观察通过超渗透方案，H. habara，K. Sumioka，M. Yoshimoto，Y.Hayashi，S. Kawazu，T.Otsuki，T. Matsumoto，T. Matsumoto，T. Matsumoto，T. Matsumoto，T. Matsumoto，T. Matsumoto K. Abe，K. Aizawa，Y.Nemei，Y.Fijita，A.Ikegami，H. Makiyama，K.Okazaki，K. Okida，T.Tsukamoto，Y. Arikawa，S. Fujioka，Y. iwasa，S。 Lee，H.Nagatomo，H.Shiraga，K. Yamanoi，Wei Ms和Ka Tanaka，2019年12月9日，自然通信.DO：
10.1038 / s41467-019-13574-8

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