美國雷射核融合計畫的新曙光

美國雷射核融合計畫的新曙光
知識通訊評論第76期

美國國家點燃實驗設施 (National Ignition Facility, NIF) 已準備好用一百九十二道雷射光束，進行如同太陽核融合的實驗。

強力的雷射設施

該實驗共需六千兩百零六組光學組件，大多為玻璃和水晶，能將雷射光聚焦在微小目標上。最後一組零件於一月二十六日安裝完畢，這項耗費三十五億美元的設備，在美國聯邦政府預定期限大約兩個月前竣工。

雖然過程經過多年延宕，成本也超額數億美元，NIF主任摩斯 (Edward Moses) 說，「這計劃總算是完成了。」他現在打算要強化雷射光束。這些光束擊中目標時，能產生超過一億度的溫度和地心千倍以上的壓力，科學家希望可以藉此引發核融合反應。雖然小型雷射已可以在飛秒之內 （10−15秒）產生一拍瓦（1015瓦）能量輸出，NIF所產生的總能源足以超過任何現有的設備。其目標是產生一百八十萬焦耳的能源，遠比紐約羅徹斯特大學的 OMEGA 所產生的能源多四十五倍。不過到二○一○年法國波多的 Laser Mégajoule 完工後，這個第一的頭銜可能就不保了。

NIF的主要任務是以安全可靠的方式，來測試老舊的熱核武器，而不必再到地底下測試，相關的實驗也已經開始。然而批評者質疑，這項研究是否在為核武儲備計畫作準備。

其實成立NIF有其他的理由。科學家預計今年要用該設備來探索天文物理問題，例如隕歿的巨大恆星內爆是如何造成超新星的爆炸。加州柏克萊大學的地球物理學家軍洛斯 (Raymond Jeanloz) 想了解巨大太陽系外行星的內部情況。他說，「在壓力極高的情況下，物質組成方式會完全不同，以前從來就沒有辦法用實驗來了解（但現在可以了）。」

NIF的雷射光束也許可在二○一○年強度達到最強，屆時能讓想用核融合發展替代能源的團體雀躍不已。法國 ITER 計畫使用的是另一項技術，用磁場包圍氫燃料並將之加熱，使其溫度比太陽更高。雖然雷射和磁融合機可以透過融合產生巨大能量，卻沒有一種可以源源不絕地自行產生融合能量。NIF的支持者還是認為有希望。摩斯說，「我們從一九六○年代就一直在等。」