激光惯性约束核聚变受控核聚变的意义：核能的安全使用是缓解能源危机的有效途径。相对于核裂变，核聚变具有无放射性，单位质量提供的能量多等优点，而且地球上核聚变物质储量远远多于核裂变物质储量。核聚变物质主要是氘氚，每吨海水里含有40克氘和0.1克氚。地球的海水量有10亿Km3，仅表层海水就可供应人类使用几千年。因此，核聚变能被看作是解决能源危机的希望之所在，另外，核聚变的实验研究还可为核聚变能源的安全利用和实验室条件下的核试验建立数据库，具有重大的国防价值。实现受控核聚变成为广大科学工作者孜孜不倦努力的目标。受控核聚变：要实现受控核聚变，必须满足两个基本条件，一是必须将燃料加热到很高的热核反应温度；二是，必须在足够时间长时间内将高温高密度等离子体约束在一起。Lawson判据限定了实现核聚变的具体条件，即受约束的等离子体必须达到一定的密度、温度及约束时间。对氘氚反应，，约为。有两种方法，实现受控核聚变。一是磁约束聚变（MagnecticConfinementFusion，MCF），就是利用磁场将带电离子约束住，使之发生聚变的反应。二是激光驱动惯性约束聚变，就是基于氢弹原理，即利用高能激光驱动器在极短时间将巨变燃料小球（靶丸）加热、压缩到高温、高密度，使之在中心“点火”，点燃后继核反应实现受控核聚变，从而获得干净聚变能源。聚变过程可分为四个阶段：一、强激光束快速加热氘氚靶丸表面，形成等离子体烧蚀层；二、驱动器的能量以激光或X光形式迅速传递给烧蚀体，使之加热并迅速膨胀；当壳体外部向外扩张时，根据动量守恒定理，剩余部分则向中心挤压，反向压缩燃料；三、向心聚爆将靶丸压缩至一定程度，使氘氚燃料达到高温、高密度状态，在靶丸中心形成热点；四、热核燃烧在被压缩的燃料内部蔓延，使主体燃料发生聚变反应，产生数倍的能量增益，从而产生大量的聚变能输出。(a)加热(b)压缩(c)点火(d)燃烧图中心热斑惯性约束聚变的四个过程激光惯性约束聚变中的几个关键问题1、激光和靶的能量耦合激光的耦合效率是由两个因素组成的，首先是激光束将能量沉积在烧蚀层内变成烧蚀层的热能和膨胀等离子体的动髓，然后，靶表面的烧蚀材料的向外喷射所产生的反作用，形成了内爆的过程。这样在烧蚀层吸收的能量有一部分就转变为加速层的动能。初步计算表明，要达到耦合，激光所需能量约为2，6MJ。2、高温与高压点燃最起码的条件是V～5kcV，pr～0．3然而点燃只是惯性约束聚变的必要前提，并不是它的充分条件，因为从能量的得失相当观点出发，由于激光耦合效率从能量角度上看丢掉了约一个数量级的因子，再者激光驱动器的效率叉耍有一个数量级或更多的丢失，为此必须靠压缩和中心点火来进行能量放大，挽回这2个数量级的能量丢失。因此需要极高的温度和压强。3、中心点火仅靠压缩不可能满足发电的要求，所以一定要有高增益的靶。依靠中心点火就有可能使增益再提高一个数量级。中心点火后，将燃烧扩及外面压缩的D—T燃料区中，以获得高增益。激光驱动的两种方式：直接驱动是指直接将激光能量均匀地辐照到靶上，以获得靶丸内爆的对称性和高的增益。激光与靶壳相互作用产生的等离子体向外膨胀，其产生的反向压力驱动剩余靶壳向内运动压缩靶丸产生聚变；采用直接驱动可以通过较少的能量实现聚变点火，但对靶丸辐照的均匀度的要求十分苛刻；间接驱动是指即将氘氚小球放在黑洞靶腔内，将激光能量辐照到靶腔的内壁上，靶腔内壁吸收激光能量产生X涉嫌，由这种强度极高的X光辐照、压缩靶丸，从而引发核聚变。间接驱动方式对激光驱动的均匀性和对称性要求较之直接驱动要低些，但因为X光辐射输运过程降低了激光能量的利用率，因此需要的辐照激光能量要高。ICF研究进展自从60年代初激光器问世以后，中、美、日、前苏联等国即着手激光驱动ICF研究，多年来ICF研究已在世界范围内取得了重要进展。但目前仍处在科学上可行性研究阶段，即掌握主要环节的靶物理规律，实现实验室演示点火目标。为此需要驱动器（主要是高功率、高能量激光器）、靶物理理论和实验、精密诊断设备、靶的制备五个方面协调研究发展。下面主要介绍美、法、日等国在激光驱动器和靶物理方面的研究发展情况。美国从1975年至今，已建立了6代固体激光器，输出功率提高了近5个量级。1985年建成了当时世界上最大的固体激光器NOVA，脉宽约1ns，10路、三倍频，能量（下同）输出约20KJ。1994年NOVA完成精密化，能量升级至40KJ。1995年在Rochester大学建成固体激光器OMEGA（1ns，60路、约45KJ）。正在建造国家点火装置（NIF），3~5ns、,192路、1.8KJ，预计2005年前后建成。目前能源部的一个专门小组正在对NIF的技术进行评估。拍瓦（）装置（1ps、1路、1KJ）正在运行。法