聚变

目前为实现安全且丰富的核聚变能源生产,正沿两条路径推进:磁约束与惯性约束。两种方法的核心目标均在于将燃料混合物加热至足够密度与温度,并维持足够长时间,从而引发核聚变反应并实现净能量增益。

压缩与点火策略

惯性约束聚变(ICF)的核心在于将高能激光束聚焦于球形燃料靶上,在纳秒级时间尺度内实现绝热压缩与加热,并借助额外激光束点燃核聚变反应。其终极目标是实现发电厂的能源生产,即惯性聚变能(IFE)。这要求激光束具备足够的总平均功率和墙插效率,才能向电网输送显著且具有经济价值的电力。

尽管压缩与点火策略在业内专家中仍存在分歧,但对千焦级激光器的需求具有普遍性——其运行模式需兼顾探索性研究阶段的低频脉冲(每分钟数次),以及应用阶段的高重复频率(典型值10Hz)与高墙插效率。

在压缩技术方面,关键技术要素之一是通过塑造激光脉冲时域特性来优化压缩过程。这一特性得益于Amplitude纳秒激光器(Intrepid-Agilite)常规配备的柔性种子激光器。

点火策略之一在于产生质子,使其穿透压缩靶并引燃聚变过程。如次级光源章节所述,质子生成依赖于激光驱动器的时域对比度质量。

Amplitude公司在高能纳秒激光领域处于领先地位,过去十年间取得重大突破,尤其在高重复频率高强度激光泵浦技术方面成果斐然。这项独特技术专长为快速开发应对惯性聚变挑战的解决方案奠定了关键基础。

此外,我们在高对比度激光领域的深厚积淀,使Amplitude公司始终站在聚变探索的前沿阵地。

关键组件与流程

核聚变旨在通过在极端密度和温度下融合轻核,提供安全、丰富的能源。目前主要探索两种策略:磁约束与惯性约束。在惯性约束聚变(ICF)中,高能激光束能在纳秒级时间内压缩并点燃燃料靶。

  • 高能纳秒激光器:通过定制时间分布优化压缩效果。
  • 高对比度激光系统:为点火策略提供可靠的质子生成能力。
  • 高重复频率、高效率架构:实现从研究阶段向惯性聚变能源(IFE)电站转化的关键要素。

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