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蓝色基因超级计算机为地球点燃恒星之火

时间:2017-01-25 浏览次数: 编辑:9upk

核聚变

  人类为什么需要核聚变技术?

太阳的能量源自于核聚变
太阳的能量源自于核聚变

  核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下(如超高温和高压),发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量,原子核的变化(从一种原子核变化为另外一种原子核)往往伴随着能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核,叫核裂变,如原子弹爆炸;如果是由轻的原子核变化为重的原子核,叫核聚变,如太阳发光发热的能量来源。

  核聚变是氢弹爆炸的基础,可在瞬间产生大量热能,但目前尚无法加以利用。如能使热核反应在一定约束区域内,根据人们的意图有控制地产生与进行,即可实现受控热核反应。这正是目前在进行试验研究的重大课题。受控热核反应是聚变反应堆的基础。聚变反应堆一旦成功,则可能向人类提供最清洁而又是取之不尽的能源。

  为地球带来恒星之光

恒星之光
绝大多数恒星都是通过质子的衰变而发出光芒

  核聚变会放出大量产物,其中一些(主要是阿尔法粒子)碰撞到外层高浓度燃料材料就会减速下来。期间产生的碰撞热能侦测到后就可以断定发生核聚变反应。只要对燃料球给予正确的高温高压就能发生链式反应,当出现由内而外的震波时。这现象就称为"点火",这是引发核聚变的重点过程,并且会放出大量能源。

工程人员调整点火装置
工程人员调整点火装置

  通过IBM蓝色基因L超级计算机的计算显示,必须要在燃料球被震暴波爆开前的数微秒之间注入足够能量才能核聚变成功。而且加诸小球上的能量必须要极度高能却又均匀才能使球体向中央均匀塌缩至高浓度。虽然考虑过其他施加能量的方法,例如重粒子加速器,但目前还是只有激光科技能达成此种要求。

技术人员整理线路
技术人员整理蓝色基因L的线路

  NIF目标是造成500兆兆瓦(TW,中文称之为太瓦)能量的激光在1微微秒的同一瞬间击中球体。设计中是采用192门总成激光光束,每四具激光产生器一组共48组 每组经过16道强化过滤器。为了保证激光产生器同步化,所有激光的最初光源都是来自单一产生器再分割强化。因此最初的激光能量只有一具1053nm的镱红外线激光主控振荡器搭配光纤引导分裂进入48具扩大器。扩大器会让光束循环经过四次钕玻璃,每层增强6焦耳能量。原本的设计中这层扩大器会将建筑物分割成两半。改良设计后可以达到更大功率所以也就缩小了体积。

激光发射器
激光产生器

  主扩大器原理一样但是更大且位于激光末端。发射后第一层扩大器会点燃7680具高能量氙灯,其中每层小扩大器还有自己的氙灯。所有灯是用大量电容器的能量发出400百万焦耳(MJ)的光能。当光波经过,扩大器会把储存的能量加入其中,这并非是很有效率的机器,也只有约1/4的能量会成功加入到光束中;所以为了解决这问题,光束才要使用光纤导轨进入反射腔重复通过四次。一系列扩大最后会把原本的6焦耳激光加强到4百万焦耳。虽然只能维持几十亿分之一秒,但是能量可以达到极高,瞬间超过500TW。

 

标签: 计算机

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