科学家们使用激光演示了“动态成壳”概念的关键步骤。图片来源：罗切斯特大学
科技日报记者 刘霞
太阳之所以能量源源不断，就在于它内部一直进行着大量核聚变反应。核聚变反应产生的聚变能具有清洁、廉价和可靠等特性，被视为理想的能源，但在地球上大规模复制太阳内部的这一过程面临诸多障碍。美国科学家首次通过实验，证明一种名为“动态成壳”的方法，或有助实现聚变能的大规模生产。相关研究论文刊发于最新一期《物理评论快报》杂志上。
自20世纪60年代初以来，科学家们一直在探索使用高功率激光在足够长的时间和足够高的温度下压缩热核材料以触发点火的可能性，所谓“点火”指的是核聚变反应产生的能量大于输入的能量。去年12月，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的国家点火设施实现了点火，但大规模生产聚变能仍然存在诸多障碍。
在传统的惯性聚变能方法中，包含少量氢的同位素氘和氚的标靶被冻成球形外壳。科学家们随后用激光轰击外壳，将中央燃料加热到极高温度及高压，到达一定条件时，外壳坍塌并点火，聚变反应发生。这一过程会释放出大量能量，但一个聚变发电厂每天需要近100万个标靶，而目前使用冷冻分层制备工艺制备标靶的方法成本高昂，难以大规模生产。
“动态成壳”是一种制造标靶的替代方法：氘和氚液滴注入泡沫胶囊，受到激光脉冲轰击时，胶囊会变成球形外壳，然后内爆并坍塌，导致点火。“动态成壳”不需要使用冷冻分层技术，因为它使用液体标靶，而且这些标靶也更容易生产。
在最新研究中，罗切斯特大学激光能量学实验室的科学家首次通过实验，证明了这种“动态成壳”方法。最新实验证明了大规模生产可负担的惯性聚变能的可行性，将最新研究与目前正在开发的高效激光系统相结合，将有助于实现更实用的聚变能源反应堆。