研究产生核聚变能量的新方法的研究人员表明，超强激光的相对论效应改进了目前激光聚变研究中的“快点火”方法，使燃料加热足够长的时间来产生电能。

 

利用等离子体中强激光的相对论效应，大阪大学的研究人员测试了一种实现持续核聚变的新方法，这可能导致更廉价和无排放的能源生产。

 

大阪大学的一组研究人员研究了一种产生核聚变能量的新方法，结果表明，超高强激光的相对论效应改进了目前激光聚变研究中的“快点火”方法，使燃料加热足够长时间以产生电能。这些发现可能为激光核聚变提供火花，开创无碳能源生产的新时代。

 

快速点火激光聚变原理图

 

利用超强激光相对论效应的快点火激光聚变示意图。信贷:大阪大学

 

目前的核能利用重同位素，如铀，裂变成较轻的元素来发电。然而，这种核裂变能力也存在重大问题，比如乏燃料处理和熔毁的风险。核聚变是核裂变的一种很有前途的替代方法。像所有的恒星一样，我们的太阳是由轻同位素(尤其是氢)聚变成重元素提供能量的。核聚变比核裂变有许多优点，包括没有危险废物或不受控制的核反应的风险。天富代理

 

然而，从聚变反应中获得比投入的更多的能量仍然是一个难以实现的目标。这是因为氢核相互排斥，而核聚变需要极高的高温和高压条件——比如在太阳内部——才能将它们挤在一起。其中一种方法被称为“惯性约束”，它使用极高能量的激光脉冲来加热和压缩燃料小球，以防它有机会被炸开。不幸的是，这种技术需要极其精确地控制激光的能量，以便压缩冲击波同时到达中心。

 

快点火激光聚变图

 

快速点火方案示意图。信贷:大阪大学

 

现在，由大阪大学(Osaka University)领导的一个团队开发出了一种改进的惯性约束方法，这种方法可以通过第二次激光发射更加稳定地完成。在“超穿透”快速点火过程中，直接辐射的第二束激光在密集的等离子体中产生快速移动的电子，这些电子在压缩过程中加热核心以触发聚变。“利用高强度激光的相对论性行为，能量可以可靠地传输到瞄准点火的内爆等离子体中的燃料，”第一作者陶工说。天富代理

 

这种方法的燃料通常是氢同位素氘和氚的混合，比铀更容易获得，聚变后会变成无害的氦。资深作者田中和夫解释说:“这一结果是实现激光聚变能的重要一步，也是高能密度物理的其他应用，包括医疗。”