核聚变新发现：激光与等离子体相互作用，改变了能量的传递方式！

Arcman · 发表于 2020-11-16 01:59

核聚变新发现：激光与等离子体相互作用，改变了能量的传递方式！

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天文物理 1 week ago

罗切斯特大学的新研究将提高计算机模型，在激光驱动内爆模拟中使用的准确性，发表在《自然物理学》期刊上的这项研究，解决了科学家长期寻求实现核聚变的挑战之一。在激光驱动的惯性约束聚变(ICF)实验中，例如在罗切斯特大学激光能量实验室(LLE)进行的实验中，由持续时间仅为十亿分之一秒的强光脉冲组成短光束传递能量来加热和压缩氢燃料电池的目标。理想情况下，这个过程会释放出比用来加热系统能量更多的能量。

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2020-11-16 02:01 上传

激光驱动的惯性约束聚变实验要求许多激光束通过等离子体（自由运动的电子和离子热汤）来精确地将其辐射能量沉积在预定目标上。但是当光束发射时，它们与等离子体相互作用的方式可能会使预期结果复杂化。LLE科学家、该论文的第一作者david turnbull解释说：惯性约束聚变必然会产生许多激光束在目标周围热等离子体中重叠的环境，多年来科学家已经认识到激光束可以相互作用和交换能量。为了准确地模拟这种相互作用，科学家们需要确切地知道激光束能量是如何与等离子体相互作用的。

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虽然研究人员提供了关于激光束如何改变等离子体的理论，但从来没有实验证明过。现在，LLE研究人员与在加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室和法国国家科学研究中心的同事一起，首次直接演示了激光束如何改变潜在等离子体的条件，进而影响聚变实验中的能量转移。LLE主任Michael Campbell表示：这些结果很好地证明了实验室的创新，以及为国家核聚变计划建立对激光-等离子体不稳定性坚实理解的重要性。

使用超级计算机模拟核聚变

科学家经常使用超级计算机来研究核聚变实验中涉及的内爆。因此，重要的是，这些计算机模型准确地描述了所涉及的物理过程，包括从激光束到等离子体以及最终到目标的能量交换。在过去的十年中，科学家已经使用计算机模型来描述激光驱动聚变实验中涉及的激光束相互作用。然而，模型通常假设激光束的能量以一种称为麦克斯韦分布的平衡相互作用——当没有激光存在时，人们在交换中会期望这种平衡。LLE的资深科学家达斯汀·弗罗拉(Dustin Froula)说：但是，当然，激光是存在的。

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