激光核聚變實驗裝置神光

『壹』 激光核聚變是怎麼發展起來的

激光核聚變，是當前激光應用的一項重大前沿課題。利用脈沖強激光聚焦在可以進行核聚變的物質上，如果能使局部溫度達到幾千萬攝氏度，就會引起核反應。這種實驗如果。能獲得成功，將開辟核聚變獲取能量的新途徑。

在這一領域中，中國走在世界的前列。

中國科學院上海光學精密機械研究所經過試驗，完全證明了激光引發核聚變的能力。

在這次試驗中，激光振盪器發出一束激光脈沖，以每秒30萬千米的速度，順利地打開「光門」，並分成兩路沖進激光放大器系統。在不到百分之一秒的時間里，激光功率一下猛增了1億倍。最後，兩束功率各為1萬億瓦的激光脈沖同步到達真空靶室，經過精密光學系統會聚之後，准確擊中直徑只有0.1毫米的靶球，就在高功率激光擊中靶球的一百億分之一秒內，靶球溫度從室溫驟然升到一千萬攝氏度以上，同時形成一千萬個大氣壓以上的向心壓力。這時靶球內由氫的兩種同位素氘和氚組成的熱核「燃料」便產生了核聚變反應，並釋放出聚變核能。

1986年，中國建成了以釹玻璃為主體工作物質的強激光脈沖裝置——「神光」裝置，這是我國最大的高功率激光裝置。

它的輸出分兩路，每路1000焦耳。脈沖時間為10-9秒，脈沖峰值功率可達1012瓦。具有世界先進水平。

「神光」裝置的研製是一項大型綜合性的科學工程，整個系統包括激光器、靶場、激光參數測試、能源、中心控制、實驗室工作環境等14個分系統，有80多套高精度的儀器設備，涉及激光、光學、精密機械、光學材料、電子學與微機技術、超凈工藝等眾多的技術領域。這個裝置內有15項新材料、新技術、新結構、新方法，是國內首次採用，多數指標達到國際水平。

我國激光核聚變的研究發展很快。1991年把「神光I」升級為「神光Ⅱ」，擴展基頻能量為6000焦耳，三倍頻率能量約為30000焦耳。目前已開始了三倍頻率能量為40000焦耳的釹玻璃激光器「神光Ⅲ」的設計，計劃2004年建成。

激光核聚變的發展，是衡量一個國家激光科技水平的標准。中國激光核聚變試驗成功，並繼續發展，前景廣闊，可見中國在這一領域里已經走在世界的前列，為世界激光核聚變研究和發展提供了寶貴的經驗。中國人將用激光核聚變這一高科技手段，為中國經濟建設服務

『貳』 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。

由於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，當激光器問世以後，科學家就開始致力於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，並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。後者又可分為激光核聚變、粒子束核聚變和電流脈沖核聚變3類。

激光核聚變主要有3種用途：一是可為人類找到一種用不完的清潔能源，二是可以研製真正的「干凈」核武器，三是可以部分代替核試驗。因此，激光核聚變在民用和軍事上都具有十分重大的意義。

發展「干凈」核武器的關鍵

激光核聚變在軍事上的重要用途之一是發展新型核武器，特別是研製新型氫彈。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，進而製造出新型核武器，成為戰爭新的「殺手」。

眾所周知，早在20世紀50年代，氫彈就已研製成功並裝備部隊。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「不幹凈的氫彈」。

採用激光作為點火源後，高能激光直接促使氘氚發生熱核聚變反應。這樣，氫彈爆炸後，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製造的氫彈為「干凈的氫彈」。傳統的氫彈屬於第二代核武器，而「干凈的氫彈」則屬於第四代核武器。它的發展不受《全面禁止核試驗條約》的限制。由於不會產生剩餘核輻射，因此，它可以作為「常規武器」使用。

一旦激光核聚變技術成熟，製造干凈氫彈的成本將是比較低的。這是因為不僅核聚變的燃料氘幾乎取之不盡，而且，激光核聚變還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、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，並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、便於測試、節省費用等優點。

世界各國取得的新進展

就模擬核試驗技術總體而言，美國仍居世界領先地位。美國不僅擁有世界上最大的「諾瓦」激光器、世界上功率最大的 X射線模擬器，而且，早在1998年，美國能源部就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於2003年投入運行，總投資為22億美元。其中的20台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 T N－75和 T N－81核彈頭能始終處於良好狀態，早在1996年，法國原子能委員會就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。其主要設施———240台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、氚的直徑為毫米的目標，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，日本研製成功了核聚變反應堆上部螺旋線圈裝置（ L H D）和高達 15米的復雜真空頭，標志著日本已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，我國採用一路激光碟機動聚氘乙烯靶發生核反應，並觀察到氘氘反應產生的中子。此外，著名理論物理學家於敏院士在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」研製成功，聶榮臻元帥還專門寫信祝賀。

『叄』 神光裝置是什麼

1986年，中國建成了以釹玻璃為主體工作物質的強激光脈沖裝置——「神光」裝置，這是我國最大的高功率激光裝置。

它的輸出分兩路，每路1000焦耳。脈沖時間為10-9秒，脈沖峰值功率可達1012瓦。具有世界先進水平。

「神光」裝置的研製是一項大型綜合性的科學工程，整個系統包括激光器、靶場、激光參數測試、能源、中心控制、實驗室工作環境等14個分系統，有80多套高精度的儀器設備，涉及激光、光學、精密機械、光學材料、電子學與微機技術、超凈工藝等眾多的技術領域。這個裝置內有15項新材料、新技術、新結構、新方法，是國內首次採用，多數指標達到國際水平。

『肆』 中國能造出同等規模的美國激光核聚變實驗裝置嗎

美國造的不清楚，我只知道中國的激光技術並不落後，絕對排在世界前兩名。中國很多高新技術都是所謂的「起步晚，起點高」，不過激光技術例外。激光技術在美、俄、中等國家起步時間相差無幾，不存在落後。

『伍』 神光 激光聚變 是什麼

核聚變能釋放巨大能量，但氫彈那樣的核聚變是瞬間釋放大量能量，無法被利用的。
我們需要的是可控核聚變，讓巨量的能量緩慢釋放出來，為我所用。

可控核聚變目前有兩種方案，一種是用托卡馬克裝置，磁場約束等離子體的核聚變，
另一種是慣性核聚變，也就是用激光打靶核聚變，高能的激光脈沖均勻地轟擊、壓縮核聚變的靶丸，當壓縮達到臨界後，就會發生聚變反應，釋放大量能量。我們再將這些能量轉為電能，並將一部分能量用於驅動下一次打靶。

神光是我國的高能激光裝置，現在還在運作的有神光2和神光3號，分別在上海和綿陽。
現在的困難就在於要實現核聚變，必須讓光非常均勻地打在靶丸上，均勻地壓縮它，如何克服光在傳輸中的波形畸變、不均勻，是很致命的問題。一般是用自適應光學的方法來消除光場的畸變。

『陸』 激光核聚變是什麼

激光核聚變，是當前激光應用的一項重大前沿課題。利用脈沖強激光聚焦在可以進行核聚變的物質上，如果能使局部溫度達到幾千萬攝氏度，就會引起核反應。這種實驗如果。能獲得成功，將開辟核聚變獲取能量的新途徑。

在這一領域中，中國走在世界的前列。

中國科學院上海光學精密機械研究所經過試驗，完全證明了激光引發核聚變的能力。

在這次試驗中，激光振盪器發出一束激光脈沖，以每秒30萬千米的速度，順利地打開「光門」，並分成兩路沖進激光放大器系統。在不到百分之一秒的時間里，激光功率一下猛增了1億倍。最後，兩束功率各為1萬億瓦的激光脈沖同步到達真空靶室，經過精密光學系統會聚之後，准確擊中直徑只有0.1毫米的靶球，就在高功率激光擊中靶球的一百億分之一秒內，靶球溫度從室溫驟然升到一千萬攝氏度以上，同時形成一千萬個大氣壓以上的向心壓力。這時靶球內由氫的兩種同位素氘和氚組成的熱核「燃料」便產生了核聚變反應，並釋放出聚變核能。

1986年，中國建成了以釹玻璃為主體工作物質的強激光脈沖裝置——「神光」裝置，這是我國最大的高功率激光裝置。

它的輸出分兩路，每路1000焦耳。脈沖時間為10-9秒，脈沖峰值功率可達1012瓦。具有世界先進水平。

「神光」裝置的研製是一項大型綜合性的科學工程，整個系統包括激光器、靶場、激光參數測試、能源、中心控制、實驗室工作環境等14個分系統，有80多套高精度的儀器設備，涉及激光、光學、精密機械、光學材料、電子學與微機技術、超凈工藝等眾多的技術領域。這個裝置內有15項新材料、新技術、新結構、新方法，是國內首次採用，多數指標達到國際水平。

我國激光核聚變的研究發展很快。1991年把「神光I」升級為「神光Ⅱ」，擴展基頻能量為6000焦耳，三倍頻率能量約為30000焦耳。目前已開始了三倍頻率能量為40000焦耳的釹玻璃激光器「神光Ⅲ」的設計，計劃2004年建成。

激光核聚變的發展，是衡量一個國家激光科技水平的標准。中國激光核聚變試驗成功，並繼續發展，前景廣闊，可見中國在這一領域里已經走在世界的前列，為世界激光核聚變研究和發展提供了寶貴的經驗。中國人將用激光核聚變這一高科技手段，為中國經濟建設服務。

『柒』 神光Ⅱ裝置的意義

它的建成並投入運行，標志著我國大型強激光和激光核聚變研究跨上一個新台階，躋身於世界前五強，對提高綜合國力具有重要意義。超強超短激光技術，是在1000萬億分之幾秒的超短瞬間，產生相當於全世界電網數倍功率的超強激光，這是20世紀90年代以來強激光技術伴隨著現代科學發展產生的一項尖端高新技術。這項高新技術，可以揭示物質和化學反應過程中快速演變的科學奧秘，同時也可以模擬出只有在天體或核爆炸過程中才可能有的高壓、高溫、高密度的極端物理條件。更具有重大科學意義的是，開拓了激光和物質相互作用的新理論、新方法，開創了強場物理這一新的物理學發展方向，直接推動了激光與生命科學、材料學、信息科學等前沿交叉領域的學科發展。
神光II階段性成果的推廣應用不僅為即將建造的下一代激光裝置提供極為寶貴的科學技術經驗，而且帶動了我國材料科學 （激光玻璃、激光晶體、非線性晶體）、精密光學加工與檢驗（λ/10高平面度、低粗糙度、大口徑光學元件研磨技術、金剛石車床飛刀切削大口徑KDP晶體技術）、介質膜和化學膜層技術、高質量大口徑氙燈工藝、精密機械和裝校工藝及高壓電能源系統、快速電子學、控制電子學、二元光學技術等相關學科或技術的跨越式發展。而這些相關學科技術在國民經濟中的應用前景將是相當可觀的。神光系列裝置研究的最終目標是實現激光受控熱核聚變「點火」。
神光II裝置經過幾次改進升級，具備了更高水平運行的綜合技術能力，其多功能高能激光系統(簡稱第9路) 2008年通過驗收，能提供國內同類裝置中最大激光通量，在慣性約束聚變研究中發揮特殊的重要作用，標志了我國大型強激光和激光核聚變研究跨上一個新台階，躋身於世界前五強，對提高綜合國力具有重要意義。

『捌』 截至2015年，我國的激光慣性約束聚變裝置"神光iii"已經實現多少路激光安裝運行

2015年2月，神光-Ⅲ主機裝置六個束組均實現了基頻光7500焦、三倍頻光2850焦的能量輸出，激光器主要性能指標均達到了設計要求，這標志著神光-Ⅲ主機基本建成，我國成為繼美國國家點火裝置後，第二個開展多束組激光慣性約束聚變實驗研究的國家。

『玖』 「神光」高功率激光裝置是什麼的代表

「神光」系列激光裝置是慣性約束聚變（ICF）激光碟機動器，是傳統大型強激光和激光核聚變驅動技術的代表。

在王塗昌、王大珩的指導下，中國科學院和中國工程物理研究院從20世紀80年代開始聯合攻關，承擔了「神光」系列激光系統的研製，取得了國際矚目的成就。其中，「神光—Ⅰ」激光裝置於1986年建成，輸出功率2萬億瓦，達到國際同類裝置的先進水平。「神光—Ⅰ」連續運行8年，在ICF和X射線激光等前沿領域取得了一批國際一流水平的物理成果。90年代又研製了規模擴大4倍、性能更為先進的「神光—Ⅱ」裝置，並於2001年12月28日通過了驗收與鑒定。「神光—Ⅱ」裝置是當前國內規模最大、國際上為數不多的高性能高功率釹玻璃激光裝置，是「十五」或更長時間內我國慣性約束聚變（ICF）領域開展科學研究的重要實驗平台。它釋放的巨大能量及在實驗中產生的極端物理條件，對基礎科學研究、高技術應用和確保國家安全的新技術的推出，均有重大意義。「神光—Ⅱ」裝置技術先進、工程復雜性大、總體性能優良，研製過程中採用了國產高性能元器件，提出並採用了多項創新技術，獨立自主地解決了一系列關鍵的科學技術問題。「神光—Ⅱ」裝置的各項技術指標達到並部分超過了預定的要求，總體性能達到國際同類裝置的先進水平。它的建成標志著我國在這一領域的有關高新技術綜合能力上了一個新台階。標志我國高功率激光科研和激光核聚變研究已進入世界先進行列。1995年，「863計劃」立項開始研製跨世紀的巨型激光碟機動器——「神光—Ⅲ」裝置，總體設計和關鍵技術研究已取得一系列高水平的成果。

「神光」系列高功率大型激光裝置的建成是我國激光技術發展史上一項重大成就，標志著我國已成為具有高功率激光裝置綜合研製能力的少數幾個國家之一。

『拾』 激光核聚變的技術的發展

對於模擬核試驗技術，美國居世界領先地位。美國擁有世界上最大的「諾瓦」激光器、世界上功率最大的X射線模擬器。1998年，美國能源部就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於2003年投入運行。其中的20台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核彈頭能始終處於良好狀態，1996年，法國原子能委員會就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。其主要設施是240台激光發生器，可在20納秒內產生1.8兆焦能量以及240束激光，集中射向一個含有少量氘、氚的直徑為毫米級的目標，從而實現激光核聚變。
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，日本研製成功了核聚變反應堆上部螺旋線圈裝置（LHD）和高15米的復雜真空頭，已突破建造大型核聚變反應堆的技術難點。
中國著名物理學家王淦昌於1964年提出激光核聚變的設想，處於當時世界各國的前列。1974年，中國採用一路激光碟機動聚氘乙烯靶發生核反應，觀察到氘氘反應產生的中子。著名理論物理學家於敏在20世紀70年代中期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設想。1986年，中國激光核聚變實驗裝置「神光」研製成功。