文章來源：“中國激光雜誌社”公眾(zhong) 號

2年前的12月，美國勞倫(lun) 斯利弗莫爾國家實驗室傳(chuan) 出好消息，人類在實用化可控核聚變的道路上又前進了一大步。此後，在激光聚變研究領域不斷傳(chuan) 出好消息：2023年7月30日，NIF采用2.05 MJ激光驅動能量，獲得了3.88 MJ的氘氚聚變放能；2023年10月8日，NIF采用1.9 MJ激光驅動能量，獲得了2.4 MJ的氘氚聚變放能；2023年10月30日，NIF采用2.2 MJ激光驅動能量，獲得了3.4 MJ的氘氚聚變放能。

圍繞激光聚變技術的進展，中國激光雜誌社“海上有光”欄目邀請了中國科學院上海光學精密機械研究所朱健強研究員、上海師範大學沈百飛教授，並由北京大學張誌剛教授主持，與(yu) 中國激光雜誌社英文部部長丁潔一起深入交流。

以下為(wei) 文字實錄（根據訪談內(nei) 容有所刪減）：

張誌剛：本期主題是核聚變能否終極解決(jue) 能源問題。請問各位平時開什麽(me) 車？

朱健強：我開油車，但家裏還有一輛電車。

沈百飛：我開的是電車，它能量轉換效率高，且能解決(jue) 城市汙染問題。

朱健強：實際上最環保的是丁部長，因為(wei) 她不開車。

丁潔：我開共享單車。

張誌剛：光機所全稱是上海光學精密機械研究所，自1964年成立以來就致力於(yu) 激光研究。激光是耗能的，那激光聚變如何與(yu) 能源掛鉤？

激光聚變如何點火？

朱健強：從(cong) 激光誕生起，科學家們(men) 就提出激光能否實現核聚變的問題。上海光機所成立之初就將激光聚變作為(wei) 研究方向，持續至今。兩(liang) 年前美國實現的激光聚變點火是裏程碑式的工作。但要實現商業(ye) 聚變應用，還有很長的路要走。

沈百飛：激光聚變方案自激光發明後不久就被提出。在我國，王淦昌先生1964年提出用激光產(chan) 生熱核中子。現在終於(yu) 看到激光點火方案可以成功。

張誌剛：激光點火到底怎麽(me) 點火？比如神光Ⅱ裝置“神”到了什麽(me) 程度？

朱健強：科學技術的進步，從(cong) 0到1是科學，之後是技術。神光Ⅱ裝置既有科學又有技術問題，我國在這方麵在國際上有影響力。我們(men) 做了很多裏程碑式的工作，如多通放大和自適應光學。

沈百飛：“點火”是物理概念，指聚變熱斑上等離子體(ti) 的溫度、密度和約束時間三者的乘積達到一定值，使聚變反應持續燃燒。還有“增益”概念，即輸出能量與(yu) 輸入能量之比。最近NIF已取得非常大進步。但從(cong) 發電和能源角度來看，還有很長的路要走。

張誌剛：您說的是能量的概念，若論峰值功率，所用脈衝(chong) 的峰值功率如何？

朱健強：這不會(hui) 影響電網，因為(wei) 是儲(chu) 能的，靠電容器釋放，總能量並不大，功率雖高，但能量不大。

沈百飛：激光聚變一般用納秒激光，功率較高。以NIF為(wei) 例，總共有192路納秒激光一起點火，總功率達500個(ge) 太瓦。但實際上，與(yu) 皮秒或飛秒激光的功率相比還是不夠的。這些激光功率靠電能儲(chu) 存到電容器裏，然後在短時間釋放。

張誌剛：儲(chu) 能將電能儲(chu) 存到電容器裏，但放完電後需重新存儲(chu) ，要花多長時間？

沈百飛：對於(yu) 實驗來說，朱老師這邊的激光現在兩(liang) 個(ge) 小時才打一發，所以不用擔心對電網有影響。若真要發電，每秒需打5~6發，那需要總能量不小。

張誌剛：那可以自己給自己供電。

沈百飛：對，它自身是一個(ge) 發電廠。

朱健強：將來要做商業(ye) 用發電有兩(liang) 個(ge) 問題，一是要快充電、快放電，如每秒10次。二是激光器要高重複頻率地工作，才能可持續發電。

沈百飛：激光聚變的曆史曲折。2000年左右，美國已用小規模激光裝置進行實驗。當時估計擴大激光裝置可實現點火，但計劃激進。NIF 2009年建成，美國又製定點火攻關(guan) 計劃，希望三年實現點火，但2012年完全失敗。很多人悲觀失望，甚至考慮不再做聚變，但美國後來沒放棄，繼續向國會(hui) 要錢運行裝置。2013年初步有結果，堅定了信心，直到現在的成功，科學的堅持非常重要。

激光聚變的能量有多大？

張誌剛：激光聚變的能量有多大？靶到底有多大？

沈百飛：有一個(ge) 10米大的真空腔室，中間放置間接驅動靶，約一厘米尺寸。激光打在靶腔壁上產(chan) 生X光，用X光做內(nei) 爆。真正點火的靶丸隻有一毫米大小，像一個(ge) 冷凍的由氘氚組成的空心湯團。

張誌剛：它的溫度也特別低，比液氦還要低？

沈百飛：對，氫變成固體(ti) 很難，所以溫度很低。

朱健強：它有一個(ge) 製冷機，冷凍靶瞬態打開。

沈百飛：要把這樣的東(dong) 西“灌”到空心湯團裏不容易，且外麵要磨得非常光滑，否則可能觸發不穩定性因素。

張誌剛：就這麽(me) 一毫米的東(dong) 西，能發出多少能量？

沈百飛：激光打進去差不多兩(liang) 個(ge) 兆焦，若打得好，有100倍能量增益，就能產(chan) 生200兆焦能量。比如說，靶丸點火隻需幾十千焦能量，但要把整個(ge) 靶丸盡可能多的燃料燒起來，若有30%能量被燃燒，就非常好，可達100倍增益。

張誌剛：雖然有100倍增益，但它就像火柴一樣，瞬間就燒沒了？

沈百飛：對，我們(men) 點一次也就是燒一個(ge) 靶。若達100倍能量增益，也許可發電。若真正發電，要不斷地點，如一秒點10次。這對激光器有非常高要求。

張誌剛：這是個(ge) 高難度動作。現在是兩(liang) 個(ge) 小時一次？

朱健強：對，然後散熱，做熱平衡，再打下一發。

張誌剛：所以不能實現持續地燃燒？

朱健強：主要要提高激光器的重複率，讓它高重複率工作，同時送靶機構也要重複高效工作。從(cong) 技術上來講，現在大家也都在關(guan) 注這個(ge) 事。

丁潔：點火的溫度不是要特別高嗎，需要什麽(me) 材料的容器才可以容納這麽(me) 高的溫度？

沈百飛：其實容器容忍的上限不在於(yu) 溫度，而在於(yu) 能量，即溫度乘時間的乘積。做聚變點火實驗時，外麵的真空腔一般用鋼或鋁。雖然聚變產(chan) 生的溫度和太陽上的溫度類似，但它以高能粒子或中子的形式擴散到板壁上，這些粒子總能量其實還不是很高，不會(hui) 對板壁造成多大影響。

張誌剛：如果沒有一點影響的話，怎麽(me) 燒水壺？

沈百飛：若真到使用聚變能源時，靶室壁也用鋼材料，但裏麵會(hui) 充滿液鋰。聚變產(chan) 生的能量粒子打到鋰上，把鋰燒熱，用鋰來循環燒開水發電。中子打到鋰上可同時產(chan) 生氚，這樣整個(ge) 循環就可走起來。

激光聚變安全嗎？

張誌剛：接下來我們(men) 說說安全問題，公眾(zhong) 非常恐“核”，咱們(men) 這個(ge) 裝置在上海嘉定，有沒有輻射問題？

朱健強：我簡要回答，我不太熟悉核防護問題。但我要用好裝置，為(wei) 大家提供保障。我們(men) 請最專(zhuan) 業(ye) 、最權威的人做好評估。我們(men) 實驗室每個(ge) 樓層都有輻射計量計，我們(men) 自己進去也都有測量，我認為(wei) 是非常安全的環境狀態。

沈百飛：要隨著研究不斷深入，不斷評估核安全問題。一方麵是激光本身的安全問題；另一方麵，打靶的過程就是點火的過程，中子強度非常高，可認為(wei) 是強核輻射。但打靶時一般都有東(dong) 西防護，且中子很快就消失了。在實驗室裏，靶區旁邊的人離開就行。這些中子或伽馬射線會(hui) 打到腔壁上，特別是鐵之類的，會(hui) 產(chan) 生一些短壽命的核，也會(hui) 慢慢衰減。也有少量長壽命的核要小心。因為(wei) 激光聚變是脈衝(chong) 式的，天然可中斷，如果有問題，下一發就不會(hui) 打。

朱健強：我們(men) 所有的係統，包括激光安全和核安全，一旦有故障全部停機，有安全連鎖。安全問題是個(ge) 大問題，要用最好的防護方法去防護。

丁潔：那我們(men) 在所裏工作就放心了。

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