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欧洲HiPER(激光器系统)计划概况
发布时间:2009-04-09    来源:网络   阅读次数:736 分享到:

计划概况
HiPER是一个基于激光器的实验性惯性约束聚变装置,目前正在初步设计阶段以保证欧盟可以在2010左右开始建设。HiPER是第一个特定研究“快速点火”方法而设计的实验,该方法要采用比传统设计小的多的激光器,但是却可以产生出同等数量级的聚变能量输出值。这提供了一个完整的“聚变收益”,也就是说比“美国国家点火设施”那样的装置获得更多的受益,同时在整体费用上下降一个数量级。HiPER正处于设计阶段,以保证涵盖一大批新的科学领域:极端材料物理,实验室中的天体物理学,小型化的粒子加速器和大范围的基础物理研究。

HiPER将会成为一个大规模的激光器系统,设计用于论证来自惯性聚变的数量惊人的能量产物,同时可以支撑一系列以高功率激光为基础的相关科学的研究。这必将使激光驱动的聚变方法——众所周知的“快速点火”——发生可行的革命性进步。HiPER将通过独一无二结构来利用现有的激光技术,即将一个200kJ的长脉冲激光器与一个70kJ短脉冲激光器结合。这些是系统的评估体系,该系统被要求可以将聚变燃料集合到一个合适密度并点燃这些燃料,从而得到扩散性的火焰波以释放大量能量。
到目前为止,惯性约束聚变的开发被限制在了防护装置内因为引发该过程的激光设备规模和X光线分类的特性驱使内部破裂。“快速点火”的到来——方法是通过使用HiPER——将彻底改变现有前景,消除了对与防护项目的依赖。快速点火的靶丸需要很小的激光系统和光学辐射即可。这里不存在对防护项目的直接应用,同时为惯性约束聚变商业性应用打开了大门。

计划进展及预算
HiPER项目是由来自9个(英国,西班牙,法国,德国,波兰,意大利,葡萄牙,捷克共和国,加拿大)(12个来自网站)国家22个研究机构的40到50位科学家协作完成,经过了18个月5次独立的圆桌会议产生了该项目的设计和细致的项目计划。建设这样一个激光器的绝大部分技术现在就可以实现,只剩下可以保证设施具有合适灵活度的具体的综合性工程性障碍。一些中间尺度的激光器设备将可以为具体设计提供选择,包括日本的快点火实现实验FIREX,美国的扩展性能的OMEGA系统OMEGA–EP,法国阿尔卡雄的千万亿瓦特激光设备,和跨越欧洲的一大批高功率激光系统。建成后,HiPER将成为世界上唯一代表继上面所提到的激光器之后的可以直接实施快速点火的反应堆。
依据去年的概念性设计书,计算出设备将耗费80000万欧元。该设备的科学性和技术性基础已经定义的足够清晰,可以在立即开始前有一个周期三年的具体设计阶段。从正视其建设到2015年至2017年交付给用户将大致10左右。
具体时间表如下图所示:
 
可行性研究
日本开点火实现实验室(FIREX)
美国扩展性能的OMEGA激光器(OMEGA-EP)
法国阿尔卡雄的千万亿瓦特激光设备(PETAL)
设备的详细设计(框架7)
惯性约束聚变装置的证明(美国加利福尼亚的国家点火装置(NIF)和法国的兆焦耳激光器(LMJ)和日本开点火实现实验室-2代)
建设阶段
试运行阶段
HiPER的路线图:现有设备→PETAL→HiPER
现有设备:英国中心激光器设备的Vulcan激光器(Vulcan)
LULI(Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses)
PALS(Pague Asterix laser system)
依据正在进行中的概念设计工作和法国阿尔卡雄千万亿瓦特激光设备的经验,建设该设备的费用评估为约80000万欧元,前期准备阶段费用约5500万欧元(包括了千万亿瓦特激光设备的完成),同时每年的运行费用约8000万欧元。

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