回到江城後,龐學(xué)林的生活再次變得平靜下來。
偶爾去江城大學(xué)或者西湖大學(xué)上上課,和曹源、李長青他們討論一下超導(dǎo)128材料的工業(yè)化生產(chǎn)方案,剩下的時間,龐學(xué)林將注意力放在了N-S方程存在性與光滑性的研究上。
如今超導(dǎo)材料問題已經(jīng)解決,可控核聚變領(lǐng)域,就剩下超大功率激光器、超高溫等離子流體控制這兩大技術(shù)難關(guān)了。
高強度的抗輻照材料龐學(xué)林倒不擔(dān)心,他決定一步到位採用氦核聚變模式,可以大幅度降低中子的產(chǎn)生。
因此,目前國內(nèi)核裂變反應(yīng)堆所生產(chǎn)的抗輻照材料完全能夠滿足氦核聚變反應(yīng)堆的需求。
剩下的,超大功率激光器製造,這個項目主要交由中國工程物理研究院激光聚變研究中心負責(zé)推動。
從上世紀(jì)60年代開始,激光器的發(fā)明,爲(wèi)如何將物質(zhì)加熱到極高能量這一問題打開了一條門縫。
最早是蘇聯(lián)專家開始考慮使用激光加熱核聚變的原料,因爲(wèi)該方法能量大,而且無需與被加熱物質(zhì)接觸,簡單理解就是類似於拿陽光聚焦之後點燃木屑。
但是單個激光器的能量太低,所以爲(wèi)了解決這樣的問題,需要將多個激光器的能量聚焦於同一點。
該問題看似簡單,實則非常困難。
因爲(wèi)必須保證在短暫的加熱時間內(nèi),被加熱物體的所有方向受熱均勻,一致向球心坍縮(簡單理解就是將被加熱物質(zhì)想象成一個足球,如果想要擠壓足球內(nèi)部的空氣,最好的方法就是從四面八方一起用力,使其體積被壓縮。如果僅僅從兩個方向使勁,則足球會變形,足球內(nèi)部的空氣被擠壓效果就會大打折扣)。
這不僅需要每個激光器對準(zhǔn)的方向控制地異常精確,也需要在這一極短的時間內(nèi)每個激光器的能量大小需要嚴(yán)格控制。
目前在該領(lǐng)域美國的研究進展是最快的,其國家點火裝置(NIF)目前正在實驗將192個激光器聚焦於同一點,包含192束激光,輸出1.8MJ紫外激光。
與NIF裝置規(guī)模相當(dāng)?shù)募す怛?qū)動器是法國的LMJ激光裝置,設(shè)計包含240束激光,輸出1.8MJ紫外激光。
而在這一領(lǐng)域,中國同樣投入了鉅額的資金進行研究。
這就是中國的“神光”計劃。
20世紀(jì)60年代隨著激光的出現(xiàn),科學(xué)家提出了激光慣性約束聚變科學(xué)思想。
1964年,王淦昌院士提出了研究激光聚變的倡議,國內(nèi)正式啓動“神光”計劃。
該項目由中國科學(xué)院和中國工程物理研究院聯(lián)合攻關(guān),上海光機和長春光機都是協(xié)作單位。
1985年,神光Ⅰ裝置建成並投入試運行。
神光Ⅰ連續(xù)運行了8 年,完成了多輪重要的物理實驗,在ICF、“863”相關(guān)項目實驗研究中取得了一批具有國際先進水平的重大成果,標(biāo)誌著我國在該領(lǐng)域進入世界先進行列。
1994年神光Ⅰ退役,啓動神光Ⅱ裝置研製。
2001年,中國“神光Ⅱ”高功率激光裝置在中科院上海光機所建成,它的問世,標(biāo)誌著我國高功率激光科研和激光核聚變研究已闊步進入了世界先進行列。
當(dāng)時,只有美國、日本等少數(shù)國家能建造如此精密的巨型激光器。
“神光二號”的總體技術(shù)性能已進入世界前五位。
神光Ⅱ高功率激光實驗裝置(簡稱神光Ⅱ裝置)由八路系統(tǒng)及神光Ⅱ多功能高能激光系統(tǒng)(簡稱第九路)組成,是當(dāng)時國內(nèi)唯一具有主動探針光的高功率釹玻璃固體激光實驗裝置。
它能在十億分之一秒的瞬間發(fā)射出功率相當(dāng)於全球電網(wǎng)總和數(shù)倍的激光束聚集到靶上,形成高溫等離子體並引發(fā)聚變,進而開展激光與等離子體相互作用物理和慣性約束聚變實驗研究,是中國戰(zhàn)略高技術(shù)創(chuàng)新、基礎(chǔ)科學(xué)、交叉前沿科學(xué)創(chuàng)新極爲(wèi)重要的實驗裝置。
2015年,位於四川綿陽的中國工程物理研究院激光聚變研究中心順利完成神光Ⅲ的研發(fā)工作。
神光Ⅲ輸出光束爲(wèi)48束,總功率180KJ,僅爲(wèi)美國國家點火裝置的十分之一。
但因爲(wèi)法國LMJ項目進展緩慢,神光Ⅲ反而成爲(wèi)世界上僅次於NIF的第二大聚變點火裝置。
此前超導(dǎo)128項目成功,龐學(xué)林去京城的時候,就曾經(jīng)和領(lǐng)導(dǎo)層就核聚變項目探討過。
目前中國工程物理研究院正在進行神光Ⅳ項目的研發(fā),整體參數(shù)相當(dāng)於NIF的兩倍左右,最高功率可以達到4MJ,但距離氦核聚變所需要的千兆焦耳的能量輸出,還相差三個數(shù)量級。
不過對於這裡面的工程難點,龐學(xué)林倒並不怎麼擔(dān)心。
這次中國太陽世界之旅,系統(tǒng)給出的獎勵中,就有千兆焦耳激光聚變的工程技術(shù)解決方案,以中國在“神光”工程中研發(fā)經(jīng)驗來看,按照系統(tǒng)給的方案,製造出千兆焦耳的激光聚變裝置難度並不大。
反倒是高溫等離子湍流問題,必須從理論角度加以解決。
因此,在解決高溫等離子湍流問題之前,龐學(xué)林並不準(zhǔn)備將千兆焦耳激光聚變裝置的技術(shù)路線拿出來。
反倒是爲(wèi)了推進電磁彈射航天發(fā)射項目的建設(shè),龐學(xué)林將熔鹽核反應(yīng)堆的相關(guān)技術(shù)方案拿出來交給了中國工程物理研究院去推動研發(fā)。
中國工程物理研究院就是原來的核工業(yè)部第九研究院,主要從事衝擊波與爆轟物理、核物理與等離子體物理、計算物理、軍控物理、工程力學(xué)、流體力學(xué)、基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、工程設(shè)計、製造工藝、放射化學(xué)、有機化學(xué)、高分子材料、含能材料、核材料、激光技術(shù)與應(yīng)用、脈衝功率技術(shù)及應(yīng)用、電子技術(shù)、信息技術(shù)、計算機科學(xué)與應(yīng)用等學(xué)科領(lǐng)域的研究與應(yīng)用,是國內(nèi)核工業(yè)領(lǐng)域最強的研究機構(gòu)。
熔鹽核反應(yīng)堆本來就是中國工程物理研究院下一代核反應(yīng)堆的重點攻關(guān)項目之一,龐學(xué)林將熔鹽堆的相關(guān)技術(shù)方案交給中國工程物理研究院,無疑將大幅度加快熔鹽核反應(yīng)堆的研發(fā)工作,對於電磁彈射航天發(fā)射系統(tǒng)的建設(shè),也有著非常重要的意義。