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第32卷第4期原子能科学技术 V o l. 32,N o. 4
1998年7月 A tom ic Energy Science and T echno logy Ju ly 1998
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3 3 激光惯性约束聚变中的
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氘、氚核自旋极化方法
唐永建周翔徐家云廖继志朱正和赵永宽
(中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 成都, 610003)
介绍了激光惯性约束聚变(L ICF) 中的氘(D )、氚(T ) 热核燃料核自旋极化的基本原理, 综述了
这一课题的进展情况。讨论了动态核极化理论在氘氚(D T ) 核极化中的固体效应、自旋温度效应以
及速率方程, 并说明了在激光惯性约束聚变反应堆研究中采用极化的氘氚热核燃料所带来的利
益, 提出了今后该课题将继续研究的几个问题。
关键词 D T 核自旋极化激光惯性约束聚变聚变靶技术
中图法分类号 TL 632 1
1982 年美国 P rinceton 等离子体研究所的 R. M. Ku lsrud 等人首先提出了在磁约束聚变
中采用自旋极化的氘氚(D T ) 热核燃料的建议; 1983 年利弗莫尔实验室(LLNL ) 的 R ichard
M. M o re 对极化D T 在激光惯性约束聚变(L ICF) 中的应用可行性进行了理论研究, 证明只要
使激光直接产生的强磁场屏蔽于极化燃料之外, 并且保持在约 1 T 的匀强极化磁场中, 则在点
火以及完成内爆过程时的退极化速率将低于 0 1 %。因此, 核自旋极化后的氘氚燃料完全能够
在 ICF 能源中得到应用, 这一结论开辟了热核燃料研究的新领域[1—5 ]。
由于D T 燃料自旋极化实验研究十分困难, 有许多技术问题还不能解决, 除了美国利弗莫
尔国家实验室(LLNL ) 在积极开展实验研究和进行L ICF 极化靶的概念设计外, 其它研究机构
只进行了一些理论研究工作[6—12 ]。然而, 随着激光惯性约束聚变技术取得突破性进展后, 核自
旋极化这一原子分子物理和核物理的前沿研究课题必将成为新的研究热点。
1 D T 核自旋极化方法
能够对D T 核进行极化的方法大致有 5 种: 光抽运法、低温法、极低温平衡法、高能中性束
的直接极化和动态核极化法。此外, 还有在加速器中对高能束进行极化的 Stern Gerlach 法, 此
方法不利于在核聚变中应用(极化束密度太低) , 所以不予考虑。
1 1 光抽运法[13 ]
光抽运法最早用于对氢(H ) 的极化, 由于光源很弱, 只能极化很小的一部分核。随着可调
唐永建: 男, 42 岁, 激光惯性约束聚变靶技术专业, 博士, 副研究员
四川联合大学物理系核物理教研室(东区) , 成都, 610064
四川联合大学原子分子工程物理所(西区) , 成都, 610065
收稿日期: 1997 08 25 收到修改稿日期: 1997 10 17
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第4期唐永建等: 激光惯性约束聚变中的氘、氚核自旋极化方法ö 1 1 963
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染料激光