國(guó)家點(diǎn)火裝置

摘要：位于勞倫斯里弗莫爾實(shí)驗(yàn)室的國(guó)家點(diǎn)火裝置(NIF)占地相當(dāng)于一座體育場(chǎng)，在建中的NIF由192路光束組成，可得到總能量1.8MJ、功率500TW的紫外激光輸出。其靶室的直徑達(dá)10m，并有100多個(gè)診斷器件安放在內(nèi)。建成后的NIF將是世界上最大、輸出能量最高的激光試驗(yàn)系統(tǒng)，它將成為研究慣性約束核聚變和高能量密度及高壓力下物質(zhì)特征的科學(xué)研究中心。NIF的高能量激光將把聚變靶丸壓縮到熱核燃燒需要的條件，使其釋放出超過引起聚變反應(yīng)所需的能量。NIF的其它試驗(yàn)將研究溫度接近108K，壓力為1011bar時(shí)的物理過程，以及自然中只有恒星和行星內(nèi)部才存在的物理環(huán)境。現(xiàn)在NIF已經(jīng)完成了第一階段的激光運(yùn)行試驗(yàn)。NIF首批四束激光已得到脈沖為23ns能量為106KJ的紅外光輸出，脈寬為3.5ns下三次諧波（351nm）的輸出能量可以超過16KJ。靶場(chǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)已進(jìn)入試運(yùn)行，有關(guān)試驗(yàn)正在展開。本文將討論NIF目前和將來的試驗(yàn)?zāi)芰Γ嘘P(guān)診斷系統(tǒng)的計(jì)劃，低溫靶場(chǎng)系統(tǒng)，試驗(yàn)中特有的光學(xué)器件，以及將來有可能在NIF上添加的多頻激光和高能量短脈沖系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：高能量密度物理，慣性約束核聚變，實(shí)驗(yàn)室天體物理學(xué)，固體激光器
1. 引言
國(guó)家點(diǎn)火裝置受美國(guó)能源部和國(guó)家核安全管理局委托建造，它將成為研究慣性約束核聚變和極高能量密度及壓力下的物理現(xiàn)象的科學(xué)研究中心。放置激光系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室已于2001年九月份完工。2002年末，NIF開始安裝首批四束光路。到2003年七月，NIF已經(jīng)產(chǎn)生了創(chuàng)紀(jì)錄的基頻（1.06µm）、二次和三次諧波單束激光能量輸出。到2008年完工時(shí)，NIF將提供192路功能激光來壓縮氘氚聚變靶丸，使之達(dá)到點(diǎn)火并燃燒的條件，從而釋放出超過引起聚變反應(yīng)所需的能量。NIF試驗(yàn)平臺(tái)提供了研究溫度接近一億K，壓力接近一千億個(gè)大氣壓下物理過程的可能性。這些條件在自然里僅存在于恒星內(nèi)部和核武器爆炸中。
關(guān)于NIF激光機(jī)構(gòu)和運(yùn)行情況的詳細(xì)描述在此次會(huì)議的其它報(bào)告中給出。除了激光系統(tǒng)，首批用于光束測(cè)量和物理試驗(yàn)的診斷系統(tǒng)也被安裝并進(jìn)行了試運(yùn)行。這些儀器包括靜態(tài)x光照相，加在NIF靶腔上的門控和條紋x光探測(cè)器，以及一個(gè)全口徑反向散射診斷器，它將通過首批四束光的末端光學(xué)通道對(duì)散射光照相。采用這套初步的診斷系統(tǒng)，NIF的工作人員已經(jīng)完全完成了有關(guān)點(diǎn)火黑腔熱力學(xué)和流體力學(xué)的研究。