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2025年9月3号北京阅兵现场,现场观众几乎全仰着脖子追天上的飞机编队,鲜少有人注意到街角蹲着的几台集装箱样的设备。
事后航空工业集团公开信息,光箭11E、光箭21A等五型激光安防装备,早就部署在前门、王府井、首都机场等核心点位,专门用来处置可能闯入的无人机。
不少人看完消息直呼离谱,原来我们早就把激光安防玩得这么溜了。
这些看起来平平无奇的铁箱子,和四川绵阳的实验大厅、合肥正在组装的巨型装置,全都是冲着同一件事去的,就是可控核聚变。
这个本来主打新能源赛道的超级工程,真要是全面落地,中国军队的整个装备体系都能往上跨好几个台阶。
这里面的关联门道,得从激光聚变的底层逻辑说起。
惯性约束的玩法说穿了很简单,就是靠核燃料自身的惯性把它按住,让它直接炸起来而不是慢慢烧,最终实现聚变能的和平利用。
具体操作就是用超大能量,把核燃料以极限速度往中心挤,让燃料中心瞬间冲到超高温超高密度。
靠自身惯性还没来得及散开,聚变反应就已经完成了。
到现在为止,氢弹就是惯性约束核聚变玩得最成功的案例,也是人类有史以来造出来的能量最大的装置。
当年苏联试爆的大伊万核弹,在四千多米高空炸完,直接在地面引发了5级地震。
冲击波绕着地球转了三圈,监测设备还能清晰捕捉到信号。
这么恐怖的能量以前根本没法拿来日常用,除了偶尔被拉去点油田灭火、炸山修水库,剩下的用处就只能摆在发射架上当战略威慑。
后来有人琢磨出更温和的路子,直接把氢弹往小了做。
要是燃料只有几毫克重,炸完释放的能量也就相当于100公斤TNT,完全能在实验室环境下全部接住拿来发电,这就是惯性约束核聚变的核心思路。
怎么才能成功引爆这几毫克的小燃料,直接用原子弹肯定行不通,原子弹本身有临界质量限制,就算裹上反射层最少也要15公斤重。
上世纪六十年代人类就找到了平替方案,就是激光。
激光能在极短时间里释放出大到离谱的能量,刚好适配这个需求。
后来科学家直接开了脑洞,把氘氚混合的靶丸做得极小,用激光代替原子弹当引信,就能顺利引爆靶丸触发聚变反应。
这就是现在主流的激光点火惯性约束核聚变方案。
具体流程也没那么玄乎,靶丸表面先涂一层烧蚀材料,激光打上去的时候,烧蚀材料瞬间气化膨胀,产生的冲击波推着靶丸以每秒几百公里的速度往内压缩。
燃料冲到接近中心点的时候密度拉满,动能直接转成热能,温度瞬间飙升到上亿度,大量原子核扛住电磁斥力撞在一起,聚变反应就成了。
整个过程快到离谱,只有一百亿分之一秒。
之后高温引发的膨胀马上就会带来爆炸,所有燃料直接被炸成碎渣。
燃料炸散之前完成聚变的比例叫燃烧效率,行业里公认得达到百分之三十,整个项目才算真正划算。
燃烧效率看两个指标,燃料密度和燃料球半径,两者相乘就是面密度。
要达到百分之三十的燃烧效率,面密度得做到每平方厘米3克。
现在所有惯性约束实验装置,全在铆着劲奔着这个数值使劲。
要是只把靶丸半径做大不压缩燃料,那最少得准备2.
24公斤燃料。
就算只有百分之三十完成聚变,释放的能量也相当于5.
4万吨TNT,妥妥就是一颗氢弹。
当年广岛挨的那颗原子弹,当量也就1.
5万吨TNT。
所以科研人员全都在玩命想办法提升燃料压缩倍率。
要是能把燃料密度压缩到每立方厘米149克,差不多是普通氘氚冰密度的六百多倍,最后只需要5.
1毫克燃料就能达标。
这部分燃料有百分之三十完成聚变,产生的能量就能达到500兆焦,相当于120公斤TNT,完全能在实验室里全部消化掉。
搞压缩这事绵阳那批科研人员是绝对的强项,中国工程物理研究院激光聚变研究中心的科研人员2026年发过论文,神光100kJ装置的实验已经实现了30倍以上收缩比的可控内爆。
他们自己也坦言,高增益设计得同时处理好几组互相拉扯的矛盾,没那么容易搞定。
最大的难点是均匀压缩。
要是直接开几十上百束激光一起照靶丸,靶丸本身尺寸太小,光速又太快,各束激光的波长很难完全步调一致。
想要所有激光都均匀覆盖靶丸、同步把靶丸捏成高密度状态,难度不是一般的大。
后来大家玩了一手相当于借鉴氢弹引爆逻辑的操作,在靶丸外面套个叫黑腔的圆筒,激光从两端的小孔射进去,打在腔壁上生成X射线。
X射线从四面八方无死角加热靶丸,带动内爆,这种相当于隔山打牛的操作就叫间接点火,美国的国家点火装置NIF用的就是这套方案。
间接点火的能量损耗高到离谱,靶丸吸收的能量和驱动器放出来的能量比值叫能量耦合度,美国公开的数据显示2014年他们这个数值才到百分之一。
NIF占的地有三个足球场大,装了192路激光器,一次发射峰值功率能冲到500太瓦,但持续时间只有几亿分之一秒,总能量也就两兆焦左右。
从2011年开始美国人一直在迭代优化,到2021年8月8号他们宣布实现1.
3兆焦能量输出,基本摸到了点火的门槛。
其实NIF当初设计出来根本不是为了建发电厂,1992年美国叫停地下核试验之后,它就是用来复现、研究热核爆炸过程里的各类反应的。
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