ICF

詞語

ICF(Inertial confinement fusion),慣性約束核聚變,也譯為局限慣性核聚變、慣性約束聚變、慣性限制氫聚變,是一種核聚變的技術,利用激光的衝擊波來引發核聚變反應。是實現聚變點火的主要研究方法之一。

基本思想


過程
過程
利用激光或離子束作驅動源,脈衝式地提供高強度能量,均勻地作用於裝填氘氚(DT)燃料的微型球狀靶丸外殼 表面,形成高溫高壓等離子體,利用反衝壓力,使靶的外殼極快地向心運動,壓縮氘氚主燃料層到每立方厘米的幾百克質量的極高密度,並使局部氘氚區域形成高溫高密度熱斑,達到點火條件,驅動脈衝寬度為納秒級,在高溫高密度熱核燃料來不及飛散之前,進行充分熱核燃燒,放出大量聚變能。

基本原理


在慣性約束聚變中,點火條件要求高溫、高密度和一定的尺度,採用激光碟機動也需要增壓手段,其大致過程是:激光首先從四面八方均勻加熱球形靶丸表面,在靶表面形成一層高溫稀薄等離子體,然後激光通過這層稀薄等離子體時,以逆韌致和某些等離子體的反常吸收過程被吸收。被吸收的激光能量迅速加熱電子,溫度可達到3—5千萬度。高溫電子通過電子熱傳導,又將大部分能量輸運到臨近吸收區的燒蝕層密度高的區域,形成一個高溫燒蝕陣面(溫度急劇變化的一個空間界面),並在此產生高的燒蝕壓,這是一個增壓過程。它將激光壓力提高近千倍。燒蝕壓驅動燒蝕陣面附近的物質,一方面將一部分高溫高密度等離子體物質向外朝低密度的等離子體區噴射,另一方面由於作用與反作用的關係,將剩餘的冷物質壓縮並向中心加速運動,產生聚心衝擊波,壓縮氘氚燃料,這就是慣性約束的含義。這個過程就稱為“內爆”,通過球形內爆和內爆過程的聚心效應,使氘氚燃料的壓力再增加幾萬倍,達到點火時要求達到的燃料壓力。