美國國家點火裝置(NIF)的工程師們正試圖在明年實現“人造太陽”的夢想。他們最近進行的實驗未能達到足夠能量，以失敗告終

　　北京時間11月24日消息，據國外媒體報道，美國能源部負責科學研究的副部長史蒂夫柯寧(Steve Koonin)最近報告了在美國國家點火裝置(NIF)過去數月中進行的三十多次實驗的進展情況。

　　美國國家點火裝置是世界上最強大的核聚變研究設備之一，它的目的是實現可控核聚變，人們常常稱之為“人造太陽”。國家點火裝置的建設工期超出預定達7年，預算也超支20億美元。這一裝備有192束激光的設備可以産生1.8兆焦耳的熱量，用於嘗試核聚變點火實驗，其先期研製的主要支持力量來自軍方的核武器項目。

　　9月份時國家點火裝置獲得了迄今最高的激光能量和中子産量，數值分別為1.6兆焦耳和665651014。在此之前的最高激光能量紀錄是今年6月份創造的1.3兆焦耳。根據柯寧的説法，此次1.6兆焦耳的能量達到了點燃核聚變“燃料”所需熱量的1/3，而中子量大約還差一個數量級。

　　本月18日，就在柯寧宣佈辭職的當天，他的備忘錄被公開，在備忘錄中他記錄了18日當天的最後一篇日誌。他表示在從10月28日開始進行的35次實驗中，任務進行比較順利，激光器的表現也非常良好。而點火目標也表現不錯，性能穩定。不過他也指出實驗過程中仍然存在一些問題，其中一部分是可以解決的，但是也有一部分將會很難對付。

　　從模擬走向成功

　　國家點火裝置的科學家們發現他們對模擬實驗結果的預期和實際情況總是存在很大的誤差。對靶標表現的模擬顯示人們對能量在黑體輻射空腔內的分佈狀況等方面的認識仍然存在不足。即便在進行針對性調整之後，最好的實驗結果仍然僅能獲得大約20%的理論預計産出。

　　科學家們現在正在不斷進行相關的調試工作，這對於在2012年9月份的最後期限之前實現研製目標至關重要。實驗室現在已經大大增加了實驗的頻率。並且將所謂實驗點火閾值因子(ITFX)數值提升了5倍。但是這一數值的最高值仍然僅有點火閾值的10%左右。儘管“基本上符合項目計劃”，但是這一ITFX數值的規定還是讓這一宣稱具有“絕佳實驗控制性能和激光測試參數”的實驗室感到失望。

　　柯寧同時還對這項他稱之為“首次，同時也是極重要嘗試”的點火試驗被設定了精確的時間表感到沮喪，考慮到整個實驗項目面臨的諸多不確定性，這樣的設定是不合理的。他認為比較審慎的做法應當是設計好一個2012年度的備份計劃，而不是像現在這樣劃定2012年9月30日作為最後期限。

　　基於今年8月份通過的《預算控制法案》，聯邦政府的預算正面臨壓縮，因此國家點火計劃在2012年之後繼續獲得資助的不確定性非常大。直到今年11月22日，國會參眾兩院依舊在有關在未來十年中裁減1.2萬億美元預算開支的問題上爭執不下。參眾兩院無法達成共識的結果當然就是對國防和民用領域的各部門公平對待，全部開刀。不過國防部的核武器研製部門近年來仍然能夠得到國會的照顧，而該部門恰好是為國家點火計劃提供支持的重要來源。

　　實現可控核聚變點火的技術難度極大，即便是在佔地超過三座足球場的國家點火裝置也是如此。工程師們必須確保激光束分四級，每級均以極其精確的時間間隔逐次增強其強度，並在書納秒的極短時間內發出，以便激發一個柱狀空腔內産生X射線場，進而實現均勻內爆，這將壓縮一個包含氘和氚的小球體，這兩種氫同位素是核聚變反應的燃料。如果時間上或者激光強度遞增梯度上出現哪怕最微小的失誤也會導致內爆不均勻，從而造成點火失敗。最近進行的實驗中工程師們發現最後一級激光脈衝總是會比預期的時間慢一些。

　　在最新的實驗中工作人員們再黃金中摻入貧鈾材料製成靶標空腔，用以替換先前使用的全黃金質地空腔。之前在羅切斯特大學進行的實驗顯示採用這種混合材料將對改善實驗結果産生積極的影響。

　　柯寧表示此次實驗的成敗將不會對核武器的表現産生直接影響。不過他也表示此次點火試驗中提供的數據將會使國家點火裝置目前本已處於很高水準的核武儲備管理水平得到進一步的加強。(晨風)