核能博物馆＿中国科普博览

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惯性约束的优点及问题

　　每一次激光聚变的时间约十亿分之一秒。利用激光使氘氚小球聚变，相当于引爆了一个微型氢弹。一个微型氢弹爆炸后产生的冲力，比一个节日用的大爆竹爆炸产生的冲力大不了多少。如果1秒种引爆100个外径几毫米的微型氢弹，就可以得到几百万千瓦的电功率。由于激光聚变是一种微型氢弹，因此一些国家利用激光聚变来研究核武器的辐射效应，验证武器设计的计算机程序。

环流器新一号　　但是，激光聚变时，为创造聚变条件所需的激光的能量的利用效率，以及由电能转化为激光的能量的利用效率都不高。根据日本学者的研究，如果采用有外层球壳的小球，让激光通过外壳的孔后在内球和外壳之间来回吸收和反射，就能使内球更好地压缩并达到聚变。但这种小球是很难制造的。另外，如采用氟化氪准分子激光器，则电能转化为激光的效率高。这需要缩小氟化氪激光的脉冲宽度，以便使能量更集中。

　　惯性约束除了采用激光外，20世纪70年代后还研究用电子束及离子束。电子束及离子束的优点是，为创造聚变条件而消耗的能量的利用效率高得多。特别是采用离子束时，由于离子的射程短，离子的能量主要被靶丸表层吸收，因而更容易产生压缩。因此使用离子束时，由于离子运动速度慢，通过控制加速离子的电压，使先发射的离子速度慢一些，后发射的快一些。可以使先后发射的离子同时达到靶丸表面，产生所谓聚束作用。但是电子束及离子束达到的功率还不够高，而且由于带电粒子间的排斥力，使电子束及离子束的聚焦比激光困难些。因此电子束、离子束聚变，目前还不如激光聚变成熟。离子束聚变时，目前主要用碳、氧、氮等轻离子。采用重离子束时，由于成本过高，发展前途不大。

　　惯性约束和磁约束相比有三个优点：第一，装置的聚变部分的体积小；第二，可以采用液体金属作为聚变反应室的冷却剂，冷却效率高。当使用液体锂冷却时，还有利于氚的增殖；第三，可以将产生激光束、电子束或离子束的聚变驱动器部分，与聚变反应室分开，有利于检修。但是惯性约束只能脉冲运行，不能像串级磁镜那样稳态运行。

　　在0℃和1个大气压之下，每立方厘米的空气中大约有3000亿亿个气体分子。在磁约束的条件下，等离于体的密度很低，每立方厘米的粒子数约百万亿个，比空气中的分子密度小几十万倍，因此聚变反应室要有高真空。为实现聚变，在此种密度下要求的约束时间至少是1秒，所以磁约束是一种慢聚变。惯性约束是快聚变，约束时间很短，大约为十亿分之几秒。为了实现聚变，等离子体密度应达到每立方厘米千万亿亿个粒子，比空气的密度大几千倍以上。

　　无论是磁约束或惯性约束，都需要极高的温度，所以称为热核反应。氢弹是利用原子弹的爆炸提供高温实现聚变爆炸，所以称为热核武器。，除了高温核聚变外，有的科学家还提出了低温核聚变的思想。

聚爆理论　欧洲的阶段性成功