國家點火設施

國家點火設施 ( 縮寫作 ） ， 又稱國家點燃實驗設施 ， 是美國的一座基於激光的慣性約束核聚變 （ ICF ） 裝置 。 這個設施由勞倫斯利福摩爾國家實驗室建造 ， 位於加州的利佛摩市 。 NIF意圖使用雷射 （ Laser ） 達成極大高溫高壓施加於一小粒氫燃料球上啓動核聚變反應 。 NIF也是人類史上最大的ICF設施和世界上最大的激光裝置 ， 其目標是實現點火 ， 以令其聚變燃料進入點燃狀態 。 截至2013年10月7日 ， NIF首次實現了通過聚變反應輸出比其靶丸從雷射吸收的能量要高的能量 。 設施於1997年開始建造 ， 但是建設上遇到了諸多問題 ， 所以直到2000年初進度一直緩慢 。 但諸多政治特權使它的建造持續了下去 ， 但也引來核武相關實驗參雜其中的批評 ， NIF本計劃五年內完成 ， 但是卻延期四次並嚴重超支 。 在2007年8月 ， 96束雷射 （ 原定192束 ） 建造完工 ， 還有48束 （ 新計劃爲144束 ） 接近完成 。 2009年2月 ， 建造大致完成 。 預計2010全面啓動進行實驗 （ 輸出能量必須大於輸入 ） 。 計劃總計花費40億美元 。 設施於2009年6月進行第一次大型激光靶實驗 ， 並於2010年10月宣佈完成第一個 “ 綜合點火實驗 ” 用於測試激光的功率 。 整套NIF要運作必須啓動 60,000 具各種高科技裝置包含電路 、 高壓電 、 光學 、 機械構造 、 自動透鏡 、 能量感應器 、 監視器 、 雷射 、 和一套電腦診斷安全系統 。 完成這項創舉除了大量藉助電腦化自動控制還依賴大量有經驗的政府與廠商人員得以達成 。 長達一公里的廠房設備最終要讓192門雷射在1奈秒同時發射擊中鉛筆頭大小的燃料球 。 誤差不能超過30皮秒 。 要達到這準確度NIF的雷射裝置至關重要 ， 整套設備必須零震動和零熱漲冷縮 。 所有機械都追求完美 ， 許多10噸重的設備必須安放在100微米的誤差範圍內 。 它被用來作爲2013年電影 《 星際迷航 ： 暗黑無界 》 進取號星艦中的曲速引擎核心的場景 。 從2009年到2012年的實驗是在國家點火運動下進行的 ， 目標是在2012年下半年的某個時間 ， 在激光器達到全功率後立即點火 。 該運動於2012年9月正式結束 ， 達到了大約在點火所需的條件 。 此後 ， NIF主要用於材料科學和武器研究 。 2021年 ， 在改進燃料靶設計後 ， NIF 產生了70 % 的激光能量 ， 打破了歐洲聯合環狀反應爐 ( JET 反應堆 ) 1997年創下的67 % 的記錄 ， 實現了燃燒等離子體 。 2022年12月5日 ， 經過進一步的技術改進 ， NIF 首次實現 “ 點火 ” ， 即科學盈虧平衡 ， 實現了154 % 的能量產出率 。