近日，北京應用物理與計算數(shù)學研究所研究員劉杰所帶領的團隊，在我國激光裝置神光III原型上成功驗證激光驅(qū)動球形匯聚等離子體聚變新方案。在實驗中觀測到了近億度的等離子體聚變火球，并獲得穩(wěn)定的高聚變產(chǎn)額。文章于北京時間4月20日發(fā)表于美國《物理評論快報》，并被推薦為“亮點工作”。

據(jù)介紹，激光核聚變是利用強激光點燃氘氚燃料引發(fā)熱核聚變的過程，它是人類實現(xiàn)可控熱核聚變的重要方式。當前最新的進展來自美國的兆焦耳國家點火裝置NIF， 其在2014年初宣布實現(xiàn)燃料芯部釋放的聚變能量首次超過熱斑燃料吸收能量，但所獲得的聚變能量距離燃料整體成功“點火”還有近兩個量級的差距。

在賀賢土院士領導的新型點火靶項目支持下，劉杰帶領團隊通過深入剖析NIF聚變點火所面臨的關鍵問題，不斷探索新的激光聚變技術途徑，提出了激光驅(qū)動球形匯聚等離子體聚變新方案：利用強激光直接燒蝕含聚變材料的球殼內(nèi)表面，產(chǎn)生向球心匯聚的高速膨脹的高溫等離子體，它在球心碰撞阻滯之后，其動能轉化為離子內(nèi)能，進而誘發(fā)聚變反應。

“激光驅(qū)動球形匯聚等離子體聚變不需要高的壓縮收縮比，在球心可以獲得的近十億度聚變等離子體火球，具有能量耦合效率高，聚變產(chǎn)額皮實穩(wěn)定的優(yōu)點。”劉杰說。

基于上述新概念，該團隊與激光聚變研究中心的實驗團隊合作開展了驗證實驗，其聚變產(chǎn)額與理論預期標度律十分符合。研究人員預測，利用球形匯聚等離子體聚變，可在美國 NIF裝置上獲得的更高的聚變產(chǎn)額，并期望在更高能量裝置上獲得能量的得失等當。