2022年12月14日,上海光機(jī)所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室針對(duì)“美國宣布實(shí)現(xiàn)了激光核聚變點(diǎn)火”這一里程碑事件,召集專家和科研人員舉行了座談會(huì)。會(huì)議采用線上線下相結(jié)合的方式進(jìn)行,由實(shí)驗(yàn)室主任朱健強(qiáng)研究員主持。與會(huì)科研人員全面回顧了“激光聚變點(diǎn)火”事業(yè)的艱難歷程以及此次事件帶給我們的希望與啟示,同時(shí)也討論了神光II設(shè)施未來面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
NIF裝置此次聚變點(diǎn)火的能量凈增益為150%,被稱為有人類科技史以來最突出的成就,具有劃時(shí)代的意義,標(biāo)志著激光驅(qū)動(dòng)聚變點(diǎn)火已成為事實(shí),人類夢(mèng)想的清潔能源便指日可待了。正如美國能源部部長詹妮弗·格蘭霍姆(Jennifer M. Granholm)說:“這是一項(xiàng)具有里程碑意義的成就,將幫助我們解決人類最復(fù)雜和最緊迫的問題,比如提供清潔能源應(yīng)對(duì)氣候變化以及在沒有核試驗(yàn)的情況下保持核威懾等?!?/span>
NIF從2010年開始正式的點(diǎn)火實(shí)驗(yàn),用了10多年時(shí)間不斷沖擊點(diǎn)火目標(biāo),過程一波三折。2014年、2021年分別取得了較大的突破,驗(yàn)證了點(diǎn)火的可能性,但仍未達(dá)到凈能量增益。直到2022年,他們匯集全球最頂尖的智慧,采用“營地”戰(zhàn)略,克服了點(diǎn)火過程中的諸多物理問題,不斷地驗(yàn)證和改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了真正意義上的點(diǎn)火。
在我國,上世紀(jì)80年代,在王淦昌、王大珩等老一輩科學(xué)家的倡議下,中科院聯(lián)合中物院率先開創(chuàng)兩院合作的模式,在上海光機(jī)所成立了“高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”,從體制上開創(chuàng)了國內(nèi)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的合作典范。在國家發(fā)改委的支持下,建造了我國第一批大科學(xué)裝置的神光高功率激光裝置,用于支持國家戰(zhàn)略安全科學(xué)實(shí)驗(yàn)及進(jìn)一步細(xì)化分解的激光慣性約束聚變(ICF)實(shí)驗(yàn);支持各種點(diǎn)火物理的前沿研究;培育相關(guān)技術(shù)人才并為該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)做技術(shù)支撐。
目前在運(yùn)行的神光II設(shè)施,包含神光II八路、神光II第九路、神光II升級(jí)裝置,現(xiàn)已具備納秒、皮秒和飛秒多檔脈沖輸出能力、在國際上獨(dú)具特色的多功能綜合激光實(shí)驗(yàn)平臺(tái),支持直接驅(qū)動(dòng)、快點(diǎn)火等物理分解研究,是我國深入開展聚變物理研究提供了重要實(shí)驗(yàn)平臺(tái),也是國內(nèi)目前唯一對(duì)外開放的專用大科學(xué)裝置。神光II設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行20多年,共打靶萬余發(fā),在聚變物理、材料物理、高能量密度物理前沿交叉學(xué)科等領(lǐng)域都取得了一系列標(biāo)志性成果。其中神光II裝置取得的三大標(biāo)志性成果直接推動(dòng)了國家重大專項(xiàng)的確立。近年來,在神光II上開展的我國原創(chuàng)的雙錐對(duì)撞點(diǎn)火方案融合了快點(diǎn)火、直接驅(qū)動(dòng)和強(qiáng)磁場引導(dǎo)點(diǎn)火等方案的優(yōu)點(diǎn),有望實(shí)質(zhì)性降低實(shí)現(xiàn)激光聚變點(diǎn)火的難度。該方案已從原理上驗(yàn)證了其可行性,培育了中科院先導(dǎo)專項(xiàng),并促成了國家重大專項(xiàng)的確立。
美國點(diǎn)火成功必然會(huì)加劇國際激光聚變研究的競爭,對(duì)我國的ICF研究,既是一個(gè)極大的鼓舞,又面臨更多的挑戰(zhàn)。一方面將推動(dòng)我國點(diǎn)火專項(xiàng)的實(shí)施,對(duì)于神光II設(shè)施來說就是要加強(qiáng)技術(shù)儲(chǔ)備,助力國家專項(xiàng)。另一方面,聚變物理研究及其前沿性研究會(huì)成為未來幾年的研究熱點(diǎn),神光II設(shè)施作為該領(lǐng)域重要的研究平臺(tái),必然也會(huì)面臨更多的任務(wù)和發(fā)次需求。做好設(shè)施的運(yùn)維,提升運(yùn)行效率,更好的服務(wù)國家的戰(zhàn)略需求是神光II設(shè)施未來的重要任務(wù)。神光II升級(jí)裝置2022年已完成雙錐點(diǎn)火驗(yàn)證的階段性任務(wù);下一步的目標(biāo)是通過靶場改造來提升輸出能力,在更大輸出規(guī)模上驗(yàn)證雙錐對(duì)撞點(diǎn)火方案,支持探索我國的點(diǎn)火方案。
綜上,神光II設(shè)施未來將以更加開放的姿態(tài)和不斷地發(fā)展的新技術(shù),提升設(shè)施的輸出性能和運(yùn)行效率,在ICF物理分解實(shí)驗(yàn)中作出更大的貢獻(xiàn),助力人類的點(diǎn)火夢(mèng)!