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法国波尔多Laser MégaJoule激光约束核聚变装置推动当地激光产业的发展

作者:光波之路发布时间:2019-09-11浏览次数:

法国波尔多Laser Mégajoule激光约束核聚变装置的建造催生了当地的光学产业,该装置(以下简称LMJ)主要用于核威慑。那时,法国原子能委员会已拥有一个名为CESTA的大型研究中心,和可利用的土地。该区域地震活动很弱,这对激光的精度至关重要。得益于Edouard Balladur和Alain Juppé两位总理的政治决策, 波尔多地区于1995年赢得了建造此装置的资格。

1998年起,法国、法国原子能委员会及阿基坦地区决定依靠这一大型设备来最大限度地扩大该地区的效益,并将一个当地项目“激光之路”更名为“激光谷”。“20世纪是电子学的世界,而21世纪将是光子学的天下。”阿基坦地区委员会主席Alain Rousset预测道。

LMJ的建造者法国原子能委员会也希望实现点火,因为这是核武器研究和能源研究的基础。“是激光点火的目标驱动了装置设计。”LMJ项目负责人Pierre Vivini说。但是利用激光核聚变发电的研究项目将会留给该机构之外的学术人员,他们要等到两年后才能接触到该装置

LMJ有22个主放大镜链条,位于建筑周围的四个大厅中,每个放大镜都可以容纳八组平行光束。在每次激光射击中,八组光线在四组放大镜之间来回反弹并使能量增加至2万倍。精心设计的放大镜阵列将使176束光线围绕球形反应室的各个方向;然后最后一组光学镜片将会把红外光变成紫外线(UV),并把它们集中到反应堆中心针尖大小的一个点上。重新把这些光线集合在一起之后会向反应室中心的目标点上传递1.5兆焦的能量——大致相当于载重2吨的卡车以每小时140公里运行时的动能。

由于资金限制,目前仅有一个主要放大镜链条用于联机。尽管如此,这也足以启动核武器研究。原子能委员会核武器研究主任Francois Geleznikoff说:“用8组平行光,我们可以做大科学。但是研究武器并不需要所有的光。”该设施每年将补充至少另外两组放大镜链条(16束光),直到未来十年满负荷运转。但在那之前,来自欧洲的所有IFE研究人员已经得到承诺可以占用该装置至少20%的使用时间。

该项目计划包括一些与NIF的策略存在巨大差异的地方。比如:他们已经获得了一项计划安装在LMJ装置上的单独的激光资助项目,可以提供NIF所难以匹敌的时间更短、强度更大的激光脉冲。这项叫作“PETawatt Aquitaine Laser”(以下简称PETAL)的项目可以产生达到3.5千焦耳能量的相对温和的脉冲。但是这些能量将在百万分之一秒内被压缩,并产生超过千兆瓦的能量(是LMJ脉冲的100倍)。PETAL的激光脉冲将不会分解并传向各个方向;它们将来自于一个方向,并设定好时间与主要激光器的脉冲发生碰撞。在实验中,它们将会提供瞬间突然迸发出的能量。

把PETAL和LMJ相结合的实验将模拟恒星以及其他天体内部发生的过程。研究人员还将使用强大的激光冲击给质子加速——该方法可以产生治疗癌症的紧凑型加速器。让激光核聚变研究人员兴奋的是来自PETAL的短促、急剧爆炸的前景,它可以作为核聚变反应的火花塞

25年后,激光和光学经济在当地诞生,创造了约3,000个工作岗位。200名法国原子能委员会的科学家前来加强CESTA的团队。随后,LMJ项目逐渐发展成一个协会,并与利摩日的微波部合并。由此, Alpha-RLH激光与微波协会正式诞生。它要求收回总额为8.5亿欧元的、被资助的503个项目。

为了建立起可行的生态系统,一系列机构与企业相继诞生:Pyla,一个提高企业技能的职业培训机构;Alphanov,一个技术转让中心;然后是la Cité de la Photonique,一个初创企业的孵化器。另外,地区委员会最终为阿基坦光学研究所投资了4千万欧元。该研究所囊括当时的大部分科研机构,并主办了一个欧洲领先的学校,即法国高等光学学院。

 

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