激光核聚變：沒有輻射的核反應

詮釋激光核聚變

簡單地說，激光核聚變就是利用激光照射核燃料使之發生核聚變反應。它是模擬核爆炸物理效應的有力手段。

由于激光核聚變與氫彈的爆炸在許多方面非常相似，所以，20世紀60年代，當激光器問世以后，科學家就開始致力于利用高功率激光使聚變燃料發生聚變反應，來研究核武器的某些重要物理問題。我們知道，氘、氚等較輕元素的原子核相遇時，聚合為較重的原子核，并釋放出巨大能量的過程稱為核聚變。人工控制的持續聚變反應可分為磁約束核聚變和慣性約束核聚變兩大類。后者又可分為激光核聚變、粒子束核聚變和電流脈沖核聚變三類。激光核聚變主要有三種用途：一是可為人類找到一種用不完的清潔能源。二是可以研制真正的\"干凈\"核武器。三是可以用它代替部分核試驗。因此，激光核聚變在民用和軍事上都具有十分重大的意義。

用不完的清潔能源

隨著石油和煤炭等礦物燃料資源日漸枯竭，人類對替代能源的需求正變得更為迫切。通過激光核聚變，人類就可以利用激光控制核聚變反應，使核聚變按照人類的需要釋放出相應的能量，從而獲得可控的核聚變能源，使人類徹底擺脫能源短缺的困擾。

利用激光核聚變原理建造的發電站，稱為可控聚變能電站。這種電站的主要燃料是氫的同位素--氘。氘大量存在于海水之中，特別是海洋表層3米左右的海水里。據專家預測，全球海洋中的重水總儲量為200萬億噸。我們日常使用的水中也含有大量的氫，另外，從地殼中開采的氫也可以為聚變反應堆提供大量的燃料。據推算，利用氫聚變可以輕而易舉地為人類提供5000萬年之久的能源！可見，通過激光核聚變可以為人類找到一種取之不盡、用之不竭、既經濟又實惠的能源。隨著激光核聚變研究地不斷深入，在不遠的將來，人類完全可以用安全、清潔、廉價、豐富的聚變能發電。而這種能源是除了傳統的石油、煤等以外，人類最有希望獲得的干凈能源。

目前核電站主要是利用鈾核裂變反應釋放出的能量來發電的，而鈾核裂變會產生放射性裂變產物，如果處置不當，就可能污染環境和威脅人類健康。而利用激光核聚變建造的聚變能電站由于聚變反應本身不會產生放射性污染，而誘發聚變反應的又是不產生污染的激光，因此，聚變能是一種沒有污染的干凈能源。

根據專家預測，到本世紀中葉，世界上數目眾多的激光核聚變設施有可能聯網，從而實現聚變能發電的工業化。屆時，人類就可以以最理想的方式解決對能量的需求。因此，激光核聚變的工業化騰飛必將引發一場能源革命，其意義將不亞于人類發明火。

\"干凈\"的核武器

激光核聚變在軍事上的重要用途之一，是發展新型核武器，特別是研制新型氫彈。因為通過高能激光代替原子彈作為氫彈點火裝置實現的核聚變反應，可以產生與氫彈爆炸同樣的等離子體條件，為核武器設計提供物理學數據、檢驗有關計算程序，進而制造出新型核武器，成為戰爭新的\"殺手\"。眾所周知，早在20世紀50年代，氫彈就已研制成功并裝備部隊。但氫彈均是以原子彈作為點火裝置的。原子彈爆炸會產生大量的放射性物質，所以這類氫彈被稱為\"不干凈的氫彈\"。

采用激光作為點火源后，高能激光直接促使氘氚發生熱核聚變反應。這樣，氫彈爆炸后，就不產生放射性裂變產物，所以，人們稱利用激光核聚變方法制造的氫彈為\"干凈的氫彈\"。傳統的氫彈屬于第二代核武器，而\"干凈的氫彈\"則屬于第四代核武器，它的發展不受《全面禁止核試驗條約》的限制。由于不會產生剩余核輻射，因此，它可以作為\"常規武器\"使用。

一旦激光核聚變技術成熟，制造干凈氫彈的成本將是比較低的。這是因為不但核聚變的燃料氘幾乎取之不盡，而且激光核聚變能使熱核聚變反應變得更加容易。通過激光核聚變，可以在實驗室內模擬核武器爆炸的物理過程及爆炸效應，模擬核武器的輻射物理學、內爆動力學等，為研究核武器物理規律提供依據，這樣就可以在不進行核試驗的條件下，繼續擁有安全可靠的核武器，改造現有核彈頭，并保持核武器的研究和發展能力。此外，激光核聚變還具有可多次重復、便于測試、節省費用等優點。

各國取得的\"核成績\"

就模擬核試驗技術總體而言，美國仍居世界領先地位。美國不但擁有世界上最大的\"諾瓦\"激光器，而且在1998年美國能源部開始在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室啟動\"國家點火裝置工程\"。這項軍民兩用的高能激光核聚變研究工程計劃于2003年實施，總投資為22億美元。其中的20臺激光發生器是研究工作的大型關鍵設備。法國激光核聚變研究以軍事化為主要目標。為確保法國TN-75和TN-81核彈頭能始終處于良好狀態，在1996年，法國原子能委員會與美國合作實施一項龐大的模擬計劃--\"兆焦激光計劃\"，即高能激光計劃，預計2010年前完成，經費預算達17億美元。其主要設備為240臺激光發生器。建造在紀龍德省。這些激光發生器，可在20納秒內產生1.8兆焦能量，產生240束激光，集中射向一個含有少量氘、氚的目標，從而實現激光核聚變。

早在20世紀70年代，日本就投入了大量財力、人力和物力進行激光核聚變研究。1998年，日本研制成功了核聚變反應堆上部螺旋線圈裝置和高達15米的復雜真空頭，標志著日本己突破建造大型核聚變實驗反應堆的技術難點。

我國著名物理學家王淦昌院士1964年就提出了激光核聚變的初步理論，從而使我國在這一領域的科研工作走在當時世界各國的前列。1974年，我國采用一路激光驅動聚氘乙烯靶發生核反應，觀察到氘氘反應產生的中子。此外，著名理論物理學家于敏院士，在20世紀70年代中期就提出了激光通過入射口打進重金屬外殼包圍的空腔、以X光輻射驅動方式實現激光核聚變的概念。1986年，我國激光核聚變實驗裝置\"神光\"研制成功。△

(華迪康薦自《科學發現報》)