由洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)主導的一個研究團隊,與洛倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)合作,成功在一項實驗中實現了核聚變點燃,這項實驗納入了一個新的診斷平台。洛斯阿拉莫斯的物理學家約瑟夫·史密特(Joseph Smidt)表示:「這是一個改變遊戲規則的突破,提升了我們的核聚變科學和三維建模能力。」這項實驗於 6 月 22 日在國家點燃設施(NIF)進行,證實即使在系統經過修改以便讓 X 射線逃逸以便於測量的情況下,點燃仍然是可達到的。這次測試產生的核聚變能量產量為 2.4±0.09 兆焦耳,並產生了一個自我維持的反饋循環,稱為「燃燒等離子體」。
此次實驗是 LANL 的薄型 Hohlraum 最佳化技術(THOR)窗口系統的首次操作測試。該系統旨在為其他科學應用提供高通量 X 射線的來源,主要用於研究材料在極端輻射環境下的反應。史密特表示:「這顯示出我們的設計能夠創造出核聚變點燃條件,以解決關鍵的庫存管理問題。」在標準的 NIF 實驗中,激光會射入一個鍍金圓柱體(hohlraum),內部放置著一小顆氘和氚燃料的膠囊。激光產生的均勻 X 射線浴使得燃料膠囊對稱地內爆,進而啟動核聚變過程。
THOR 設計對這一標準的 hohlraum 進行了修改,加入了窗口,這使得部分生成的 X 射線可以從腔體中逸出。這些逃逸的 X 射線可以用來輻射測試材料,讓科學家能夠研究輻射流和能量吸收。設計 THOR hohlraum 的一個主要科學挑戰在於管理固有的能量損失和潛在的非對稱性。核聚變點燃的過程對內爆的能量平衡極為敏感。引入窗口為 X 射線能量提供了出口,可能會破壞壓縮燃料膠囊所需的均勻性。LANL 的物理學家布萊恩·海恩斯(Brian Haines)指出:「點燃膠囊的內爆非常敏感,任何能量損失或擾動都可能阻止點燃。」這次實驗的成功也驗證了用於設計該平台的高保真計算模擬的有效性,並補償了這些修改所帶來的影響。
儘管 LLNL 在 2022 年首次實現了點燃並已經重複了這一過程,但此次實驗標誌著擴展點燃平台應用的重要一步。實驗室物理學家瑞恩·萊斯特(Ryan Lester)表示:「這次實驗是驗證高保真模擬的一個關鍵步驟,並且證明即使在 THOR 平台的修改下,仍然可以實現點燃級別的性能。」隨著 THOR 概念的可行性得以證明,研究人員計劃進一步開發。未來的工作將專注於改進窗口,可能提高其透明度,並設計實驗包以附加到 hohlraum 上。這將使得在以前無法在實驗室環境中實現的等離子體條件下收集材料特性的數據成為可能。




