中国“神光”计划——惯性约束核聚变激光驱动装置(图)来自网络

“神光”计划

——惯性约束核聚变激光驱动装置

工程总投资：—

工程期限：1980年——2030年

“神光”高能激光系统的球形真空靶室和光学设备。

“激光”一词是“LASER”的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成“莱塞”、“光激射器” 、“光受激辐射放大器”等。1964年，钱学森院士提议取名为“激光”，既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。

世界第一台激光器问世是在1960年6月,中国第一台激光器是在1961年9月。从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今，我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域，并在产业化上取得可喜进步，可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于我国多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。

上海光机所

我国早期激光技术的发展

1957年，王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所——中国科学院长春光学精密仪器机械研究所（简称“长春光机所”）。在老一辈专家带领下，一批青年科技工作者迅速成长，邓锡铭是其中的突出代表。早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关于激光原理的著名论文发表不久，他便积极倡导开展这项新技术研究，在短时间内凝聚了富有创新精神的中青年研究队伍，提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性的设想和实验方案。1960年世界第一台激光器问世。1961年夏，在王之江主持下，我国第一台红宝石激光器研制成功。此后短短几年内，激光技术迅速发展，产生了一批先进成果。各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术（如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等）纷纷提出并获得实施，其中不少具有独创性。

同时，作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源，激光很快应用于各技术领域，显示出强大的生命力和竞争力。通信方面，1964年9月用激光演示传送电视图像，1964年11月实现3～30公里的通话。工业方面，1965年5月激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产，获得显著经济效益。医学方面，1965年6月激光视网膜焊接器进行了动物和临床实验。国防方面，1965年12月研制成功激光漫反射测距机（精度为10米/10公里），1966年4月研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。

我国各类激光器的“第一台”

第一台固体红宝石激光器 1961年9月王之江等

第一台He-Ne激光器 1963年7月邓锡铭等

第一台掺钕玻璃激光器 1963年6月干福熹等

第一台GaAs同质结半导体激光器 1963年12月王守武等

第一台脉冲Ar+激光器 1964年10月万重怡等

第一台CO2分子激光器 1965年9月王润文等

第一台CH3I化学激光器 1966年3月邓锡铭等

第一台YAG激光器 1966年7月屈乾华等

激光技术的发展

中国激光科技从一开始就得到了国家的高度重视。1964年，中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）成立。1964年国家启动“6403”高能钕玻璃激光系统，建成了具有工程规模的大口径（120毫米）振荡—放大型激光系统，最大输出能量达32万焦耳；改善光束质量后达3万焦耳。成功地进行了打靶实验，室内10米处击穿80毫米铝靶，室外2公里距离击穿0.2毫米铝耙，并系统地研究了强激光辐射的生物效应和材料破坏机理。最后从技术上判定热效应是根本性技术障碍，于1976年下马。这一项目使我国激光技术科研水平

上了一个台阶。

中国核科学奠基人——王淦昌院士，和中国应用光学奠基人——王大珩院士

高功率激光和核聚变研究

1964年王淦昌独立提出激光聚变倡议，1965年立项开始研究。经几年努力，建成了输出功率100亿瓦的纳秒级激光装置，并于1973年5月首次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我国第一台多程片状放大器，把激光输出功率提高了10倍，中子产额增加了一个量级。在国际上向心压缩原理解密后，积极跟踪并于1976年研制成六束激光系统，对充气玻壳靶照射，获得了近百倍的体压缩。这一系列的重大突破，使我国的激光聚变研究进入世界先进行列，也为以后长期的持续发展奠定了基础。我国的激光科技事业，虽然也遭遇了“文革”十年浩劫，但借助于重点项目的支撑，仍艰难地生存了下来并取得了可贵的进展。

改革开放后，我国激光技术获得了空前发展的机遇。1980年5月，分别在上海、北京举行了第一次国际激光会议，与会代表218人（国外66人），邓小平同志亲切接见了与会中外代表。1983年在广州和1986年在厦门又举行了第二次、第三次国际会议，改变了我国的激光技术多年来封闭运转的局面，开始走向世界。先后成立了一批国家重点实验室、开放实验室、国家工程研究中心和产学研组织。在多项国家级战略性科技计划中，激光技术受到重视。“863”计划七大领域中有激光技术和光电子技术（包括用于信息领域的激光技术），1995年又增列了“惯性约束聚变”主题。国防预研光电子技术作为跨部门项目正式立项，其中也包括激光技术。国家“六五”和“七五”攻关计划，激光技术被列为重大项目。

惯性约束聚变激光驱动器

人类的能源从根本上说来自核聚变反应，即发生在太阳上的“轻核聚变”。人类已经在地球上实现了不可控的热核反应，即氢弹爆炸。要获得取之不尽的新能源，必须使这一反应在可控条件下持续地进行。为实现可控核聚变有两种方法，一是科学家们用托卡马克装置开展“磁约束聚变”的研究。另一条技术路线于20世纪60年代初提出的“激光惯性约束核聚变”。

惯性约束核聚变( Inertial Confined Fusion ICF ）的基本原理是：使用强大的脉冲激光束照射氘、氚燃料的微型靶丸上，在瞬间产生极高的高温和极大的压力，被高度压缩的稠密等离子体在扩散之前，向外喷射而产生向内聚心的反冲力，将靶丸物质压缩至高密度和热核燃烧所需的高温，并维持一定的约束时间，完成全部核聚变反应，释放出大量的聚变能。然而聚变反应所要求的条件却极为苛刻。首先要有1亿度左右的高温；其次，参与反应的粒子密度要足够高并能维持一定的反应时间，即‘nτ’值要达到1百万亿（秒/厘米3）以上，这就是著名的劳逊判据。一些国家的实验室已经在这类激光装置上作了大量的基础研究工作。美国、法国等已着手建造更大规模的巨型激光器，期望能够实现激光热核“点火”。

我国从上世纪60年代即开始惯性约束聚变的研究，在王淦昌、王大珩的指导下，中国科学院和中国工程物理研究院从80年代开始联合攻关，上海光机和长春光机都是协作单位。六十年代初，我国激光聚变研究刚刚起步的时候，钱学森院士就形像地指出：你们的事业是在地球上人造一个小太阳！ICF研究中关键设备是大功率的激光器。