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戍天九思:中国建大型激光聚变装置,西方担心输掉核聚变

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发表于 2025-2-6 17:27:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
  1月28日,据路透社报道,美国两家分析机构专家透露,中国正在四川绵阳建设一座大型激光点火聚变研究中心。该设施预计将成为全球最大的同类设施,并且他们认为这可能在核武器设计与清洁能源领域发挥重要作用。2月2日,英国《每日电讯报》网站发表文章称:中国的"人造太阳"加剧西方对输掉能源开发竞赛的担忧。

  ▲卫星公司Planet Labs在中国四川绵阳上空拍摄的卫星照片显示,绵阳在建设拥有一个中央实验舱和四只配备激光舱的“臂膀”。

  中国激光聚变装置比美国的大50%

  美媒报道称,美国独立研究机构CNA的研究员德克尔·埃弗莱斯表示,卫星图像显示,该设施由四个外围激光实验室组成,中央是一座实验厅,用于容纳含氢同位素的目标室。其布局与中国设施类似的是美国加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置(NIF)。NIF耗资35亿美元建成,并于2022年12月宣布实现“核聚变点火”,成功实现“能量净增益”,即聚变产生的能量超过激发聚变所需的激光能量。

  据估算,中国绵阳设施的实验厅规模比NIF大50%,而NIF此前是世界上最大的同类设施。华盛顿智库亨利·史汀生中心核政策研究员威廉·阿尔伯克指出:“任何拥有类似NIF设施的国家都可以而且很可能会增强信心,优化现有武器设计,并促进未来炸弹的设计,而无需对武器本身进行测试。”

  “核聚变点火”不仅为探索利用氢实现清洁能源提供了可能性,还能让研究人员研究核爆炸的复杂机制,而无需进行实际的爆炸测试。根据《全面禁止核试验条约》,包括中国和美国在内的签约国不得进行核爆炸实验。但条约允许进行“亚临界核实验”,即不引发核反应的爆炸实验,同时也允许从事惯性约束聚变研究。专家表示,对于已停止全面核试验的国家,亚临界核实验和激光聚变研究是确保核武器安全性与可靠性的关键手段。

  我国在激光聚变领域的成功探索

  我国在激光聚变领域的研究始于20世纪60年代。1964年,王淦昌先生就提出用激光来产生热核中子,可以说是我国最早的激光核物理理论。1974年,于敏先生已经提出用间接驱动来模拟核爆的过程,主要目的当然是为了核爆模拟。如今,中国科学院上海光学精密机械研究所和中国工程物理研究院激光聚变研究中心(绵阳)已成为我国激光聚变研究的两大主力,星光和神光系列装置是我国激光聚变装置的代表。

  星光系列:

  1985年:星光-I激光装置建成。

  1996年:星光-II激光装置顺利建成,这是当时我国唯一一台适用于激光聚变等离子体实验研究的高功率紫外光(激光波长为0.351μm)激光装置。

  2013年:星光-III激光装置顺利通过验收并投入运行。该装置由中国工程物理研究院激光聚变研究中心承制,是国际首台具备“零抖动”同步输出纳秒、皮秒和飞秒三种脉冲宽度,527nm、1053nm和800nm三种波长激光的多功能激光装置。

  神光系列:

  1985年:上海光机所与中国工程物理研究院合作建成激光12号实验装置(1986年更名为神光Ⅰ),这是当时国内规模最大的用于激光等离子体物理和惯性约束聚变研究的实验装置。

  2001年:神光II装置建成并开始运行,这是我国规模最大、国际上为数不多的高性能高功率钕玻璃激光装置。

  2007年:神光Ⅲ原型装置建成。

  2015年:神光Ⅲ主机装置建成,成为当时世界上投入运行的第二大激光驱动器,同时也是亚洲最大的高功率激光装置。如今,神光Ⅲ已成为我国开展关键物理过程研究和高能量密度物理研究的重要实验平台。

  我国在激光聚变领域的研究不断取得突破,为未来实现可控核聚变提供了坚实的技术基础。

  中国为什么不报道大型激光聚变装置情况?

  中美在人造太阳的磁约束和惯性约束两条技术路线上,中国磁约束领先,美国激光惯性约束领先。但是,中国在绵阳新建的大型激光聚变装置(神光IV)让美国倍感压力。而激光聚变装置不同于托卡马克核聚变装置,具有军民两用性。目前,中国外交部对此未置评,并将相关问题转至“主管部门”。中国科技部未回应路透社的置评请求,美国国家情报总监办公室则拒绝发表评论。

  一是国家安全与军事应用的敏感性。激光聚变技术具有双重用途,既可用于清洁能源开发,也可用于核武器设计的模拟与优化。美国的国家点火装置(NIF)不仅用于能源研究,还被用于核武器物理实验。中国新建的设施布局类似NIF,规模更大,其军事价值可能引发国际关注。为避免暴露技术细节或战略意图,官方选择低调处理此类设施的报道。

  二是国际竞争与战略考量。核聚变技术被视为未来能源的重要方向,各国对此高度关注。美国的NIF已经实现了核聚变点火并获得能量净增益,而中国的相关装置尚处于追赶阶段。激光聚变涉及尖端技术,如高功率激光器、靶丸压缩技术等。中国在神光系列装置(如神光Ⅲ)上的研发已进入世界前列,但相关技术细节(如能量输出参数、靶材料设计)可能被视为国家机密。美国NIF的激光参数和实验结果长期处于保密状态,中国可能采取类似策略以保持技术优势。

  三是中国正在激光聚变上憋大招。尽管激光聚变在能源领域潜力巨大,可实现可控核聚变发电,但其技术成熟度仍较低。中国可能更倾向于在取得明确成果(如能量净增益)后再进行宣传。美国NIF在2022年宣布实现能量净增益后才引发广泛报道,此前数十年间其进展亦鲜少公开。

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