【康沃真空網(wǎng)】2022 年 12 月 13 日，美國能源部國家實(shí)驗(yàn)室 - 加利福尼亞州的勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）宣布，其實(shí)驗(yàn)室的國家點(diǎn)火設(shè)施項(xiàng)目（NIF）在 12 月 5 日所開展的的核聚變實(shí)驗(yàn)中，第一次實(shí)現(xiàn)了凈能量增益。

　　這一史無前例的壯舉是人類利用可控核聚變產(chǎn)生清潔能源的一個重要里程碑。它的成功得益于數(shù)百名科學(xué)家和工程師數(shù)十年來的不斷努力，安捷倫真空的專業(yè)知識、解決方案和產(chǎn)品，也為此提供了有效的支持。

　　可控核聚變的兩條技術(shù)路線

　　一是磁約束核聚變，讓氘和氚等在極高溫度下，完全電離為由原子核和自由電子組成的等離子體，再利用特殊磁場，將高溫的等離子體約束在有限空間內(nèi)，讓它們沿著設(shè)定的軌跡運(yùn)動并不斷加速（加熱），直至產(chǎn)生核聚變反應(yīng)。磁約束核聚變的典型是托克馬克裝置，如國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ ITER ）、我國的人造小太陽項(xiàng)目（ EAST ）等。

　　另一條是慣性約束核聚變，利用多束高能激光，從四面八方轟擊裝有核燃料的微小腔體，引發(fā)內(nèi)爆產(chǎn)生瞬間的高溫和高壓，用巨大的壓力使燃料發(fā)生核聚變反應(yīng)。NIF的實(shí)驗(yàn)走的就是這條路線。

　　NIF 核聚變實(shí)驗(yàn)

　　在 NIF 的實(shí)驗(yàn)中，單個激光器被分成 48 個不同的光通道，然后放大并再次各分成 4 個，產(chǎn)生 192 個單獨(dú)的光束。在一個厘米級的燃料膠囊（Hohlraum）內(nèi)，192 個激光束被轉(zhuǎn)化為 X 射線，將氘氚球靶加熱成為一個溫度高達(dá) 300 萬攝氏度的火球，從而誘發(fā)核聚變反應(yīng)：靶內(nèi)的氘原子（中子和質(zhì)子）與氚原子（兩個中子和一個質(zhì)子）碰撞融合，產(chǎn)生氦 4 原子（兩個中子和兩個質(zhì)子），并發(fā)射出中子，同時釋放出能量。

　　當(dāng)聚變反應(yīng)釋放的能量超過提供給靶的能量時，就會產(chǎn)生凈能量增益：這一次使用 2 兆焦耳的能量產(chǎn)生了 3 兆焦耳的能量，實(shí)現(xiàn)了 1.5 倍的凈增益。

　　真空的作用及安捷倫提供的解決方案

　　為了避免激光發(fā)生散射和損耗，上述的所有激光束都需要工作在清潔穩(wěn)定的真空環(huán)境中。48 臺安捷倫 TwisTorr 84 FS 渦輪分子泵被安裝在 PEPC（Plasma-Enhanced Pockels Cells） 裝置上，該裝置是 NIF 激光功率調(diào)節(jié)系統(tǒng) （PCS） 的一部分。這些分子泵保證了系統(tǒng)在激光激發(fā)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間絕佳的真空環(huán)境。