近日，第8屆慣性聚變科學與應用國際會議(IFSA2013)在日本奈良召開。會議報道了激光聚變方面國際上的最新研究進展。
以Ed. Moses為代表的美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室研究團隊報告了他們的最新研究進展。在2008年11月到2013年6月4日這四年多時間里，NIF打靶的總發(fā)次達到了1288次。通過這些實驗，大大加強了對聚變物理的認識。2013年8月進行的最新實驗中，利用NIF裝置的1.7MJ的三倍頻激光能量獲得了3×10^15的中子產(chǎn)額，如果以能量計算，聚變反應輸出能量約為8kJ。這表明在NIF上的激光聚變實驗已接近α粒子加熱(定義為中子產(chǎn)額翻倍)并接近實現(xiàn)激光聚變的科學意義上的得失相當(scientific break-even，定義為聚變輸出能和聚變?nèi)剂系玫降哪芰恐龋茨壳癗IF上間接驅動聚變的實驗條件，科學意義上的得失相當意味著聚變輸出能量約為10.3kJ)。在這一實驗中內(nèi)爆速度為310km/s，ρR=0.85g/cm2，他們計劃沿這一研究思路，實現(xiàn)內(nèi)爆速度380km/s，ρR=1 g/cm2。
圖一
同時，間接驅動物理診斷能力得到了極大提升。利用10keV X射線背光成像得到了赤道和軸向靶丸內(nèi)爆形狀。利用中子成像的能量分辨可將熱斑區(qū)域從整個燃料區(qū)分離開來。
其他研究包括為解決P2和P4不對稱性，提出了充氣和近真空兩種黑腔設計方案，其中短脈沖、近真空黑腔實驗取得了很好結果；為了使驅動激光脈沖縮短到5ns左右，考慮使用高密度金剛石(碳)燒蝕材料；橄欖形黑腔的設計逐漸成熟。
法國LMJ將追隨NIF的腳步進行核爆模擬研究。按照設計LMJ裝置將由 240路束線構成，計劃先完成176路的安裝。LMJ裝置將提供3ns到25ns的三倍頻激光，激光總能量大于1.3MJ，總功率超過400TW。PETAL裝置建在LMJ附近，將與LMJ共同實驗。按照設計，PETAL裝置輸出脈寬為0.5~10ps的短脈沖激光光束，能量高達3kJ，靶面聚集功率可達10^20W/cm2。在7ps處的對比度達到10^-7。目前，LMJ裝置的所有激光組件和系統(tǒng)已經(jīng)通過檢驗，滿足設計要求，全部176路激光束線已經(jīng)完成安裝。大部分診斷設備也安裝到靶區(qū)。PETAL裝置的前端和壓縮部分已經(jīng)通過檢驗，放大器部分已經(jīng)完成安裝。LMJ計劃2014年開始用于實驗，PETAL計劃2016年開始用于實驗。
俄羅斯計劃于2020年建成兩倍頻2.8MJ，192路的激光裝置UFL-2M，用于直接驅動激光聚變研究。
羅徹斯特大學研究團隊介紹了其在直接驅動激光聚變方面的進展，指出直接驅動的4個主要挑戰(zhàn)為，內(nèi)爆速度、流體不穩(wěn)定性、對稱性(這是針對極驅動的)和高能電子的預加熱。
國際激光聚變能源研究得到加強，并逐漸形成共識。ED. Moses， C. Edwards，Azechi等對美國、歐盟、日本、俄國等的聚變能源計劃進行了介紹。
美國強調(diào)：作為美國能源長期研發(fā)計劃的一部分，建立慣性聚變能源研發(fā)計劃是十分必要的。
HiPPER希望(和LIFE等一起)架起連接點火和商業(yè)化聚變電站的橋梁。HiPPER是歐洲研究裝置戰(zhàn)略論壇(ESFRI， European Strategy Forum on Research Infrastructures)的一個計劃，目前HiPPER 計劃得到團隊建設(community building)方面的資助(STFC)，ESFRI能源委員會正在對HiPPER計劃進行評估。HiPPER已經(jīng)開始對聚變靶室的屏蔽和遙控、第一壁保護和相關材料、氚增殖、系統(tǒng)模擬等進行全方位研究。
日本重點進行以快點火方案為主的激光聚變研究，計劃于2020年利用FIREX-II實現(xiàn)點火燃燒，2030年實現(xiàn)電力輸出。這次會議上有多個報告強調(diào)其在已有金錐快點火方案基礎上的改進，即利用外加的強磁場來約束，引導超熱電子的傳輸，以更好地實現(xiàn)快點火。
在會議上，激光聚變的許多其他問題，如納秒、皮秒和飛秒激光器的建造，激光等離子體相互作物理的各個方面、各種診斷技術的發(fā)展，新的聚變方案等也得到廣泛討論。
2013年5月19~22日，由中科院上海光機所和美國國際光學工程協(xié)會(SPIE)聯(lián)合主辦的第二屆“環(huán)太激光損傷——高功率激光光學材料”專題研討會(2013 Pacifi-Rim Laser Damage-Optical Materials for High Power Laser)在上海嘉定舉行，參會人數(shù)較第一屆明顯增加。會議圍繞紫外-紅外高功率激光損傷，激光切割和加工，缺陷、污染、拋光和表面損傷，表征技術和測量方法，高損傷閾值薄膜，非線性激光晶體，激光陶瓷，光學玻璃與光纖等8個議題展開。本屆會議得到了參會代表的高度評價，為環(huán)太平洋地區(qū)乃至全世界范圍的相關科技領域科研人員開展學術交流提供了良好平臺，拓展了與國內(nèi)外知名科研單位的合作機會，進一步擴大了我國在高功率激光損傷與光學材料領域的國際影響力。
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