美国ICF点火计划和惯性聚变能源计划

摘要

在过去几年中，惯性聚变研究取得了长足进展。这些进展包括点火装置的建造、广泛的靶概念以及使用激光、离子束和Z箍缩开发聚变能源的集成计划。两个在建的点火装置(美国的NIF和法国的LMJ)都正具备初步的实验能力。LMJ的L几原型机束线和NIF的头四束光将于2003年投入实验。NIF的192条光路将于2009年全部建成，其后不久将可以进行实验。NIF装置上间接驱动实验用的靶科学和靶制造技术正在稳步发展。先进的靶设计可以产生的当量是最初靶设计当量的5到10倍。同时，离子束和z箍缩驱动间接驱动靶科学也有很大进展。利用罗彻斯特大学的Omega激光器，直接驱动靶的研究也取得了很大进展。其中包括使用一个脉冲波形改善靶的性能，据预测该波形只有较小的流体动力学不稳定性。罗彻斯特大学还通过最初的低温内爆实验获得令人鼓舞的结果【1】。之所以大家对快速点火有如此广泛的兴趣，是因为它可以用较低驱动能量实现更高靶增益，可以降低靶的制造要求。大阪的研究人员已经在Gekko Ⅻ Petawatt装置上实现了完美的内爆和加热，同时在Omega激光器上测试了适于快速点火的内爆【2】。目前有许多基础项目，其目的是开发用于IFE的激光和离子束，并且在驱动器、腔、靶制造和靶注入上取得很大的进展。正在开发用于干壁(drywall)腔和直接驱动靶的KrF和二极管泵浦固体激光器(DPSSL)。同时，还在开发用于厚液体保护壁腔和间接驱动靶的重离子感应加速器。