组图:美国国家点火装置 - 范文中心

组图:美国国家点火装置

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本周,在加利福尼亚州的一个特大号“仓库”里,一台巨大的设备开始运行,将恒星的能量展现在我们面前。这是试探性的一步,意味着我们或许就将迎来一个清洁的、几乎用之不竭的能源新时代。

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美国国家点火装置(National Ignition Facility,NIF)的靶室。这个巨型装置坐落在加州的一个特大号“仓库”里,它利用激光将微小的氢原子转变为热核反应的能量。大约要过12个月,装置才能逐渐达到全功率运转的状态,不过相关实验还要继续进行,直到2040年左右。

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国家点火装置的终端光学检查系统。科学家利用世界上最强激光产生的192道光束直接照射在冰冻的氢原子珠上,激发了一次持续十亿分之五秒的猛烈爆炸。

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国家点火装置不仅有世界上最强的激光,也有世界上最大的光学仪器。这是磷酸二氢钾(KDP)晶体,重达800磅(360千克),是激光器的主要部分。应用新的方法,生成这么一大块晶体只需要两个月时间,而传统的方法则需要两年。每块晶体被切成边长40厘米的方形晶片,整个国家点火装置需要600个这样的晶片。

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直径达10米的靶室于1999年6月安装,重达28.7万磅(13.7万千克)。靶室从建设到投入使用一共花了近15年的时间。按照计划,美国能源部部长朱棣文和加州州长阿诺·施瓦辛格将出席靶室的开启仪式。施瓦辛格曾说,这一装置将“彻底变革我们未来的能源格局”。

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在线性可替换单元(LRU)之间的激光玻璃调和板。LRU由一个大金属框,以及固定于其上的各种类型的透镜、反射镜或玻璃组成。这些透镜或玻璃等可以轻松地安置在光线的通路中,也可以方便地取出进行维护。玻璃调和板LRU将安装在两个闪光灯暗盒之间,激光束穿过的时候,闪光灯暗盒点亮,从而使激光在通往靶室的过程中吸收来自特殊处理的玻璃的能量。

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这张示意图显示的当激光从辐射空腔两端射入时的靶物球芯。密集光束产生的高能震荡波以百万英里每小时的速度冲击燃料球芯,制造出一亿摄氏度左右的高温。在这种只有恒星内核中才存在的极端条件下,氢原子将发生聚变,产生氦和巨大的能量。

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整个建筑有10层楼高,面积与三个橄榄球场相当。如果一切顺利,它将成为第一个能量产出大于消耗的(激光核聚变)设施,同时也为商业激光核聚变发电站的发展铺平道路,世界能源危机问题也将迎刃而解。

图片:美国国家点火装置(National Ignition Facility)


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