第十届全国高能量密度物理会议

丁永坤 研究员 博士生导师

报告题目:激光间接驱动高收缩内爆物理研究进展

报告摘要:

自1964年我国著名物理学家王淦昌先生独立提出激光核聚变新概念以来,激光惯性约束核聚变研究工作在我国已开展60年。在王淦昌、王大珩、于敏等老一辈科学家的指导下,经由几代科技人员的接续奋斗,中国激光核聚变研究逐步建成了完备的自主核心能力体系和高水平的人才队伍,具备了开展点火内爆全要素研究的能力,综合研究水平已进入国际先进行列。

间接驱动激光核聚变是利用强激光同高Z金属(金或铀)黑腔相互作用创建高温对称的X射线辐射场,强X射线辐射源烧蚀内含DT燃料的球形低Z材料靶丸产生高达Mbar级的压力驱动靶丸高速向中心收缩,压缩并加热其内的DT燃料达到高温高密度条件实现聚变点火与燃烧。美国NIF装置上高达13年的点火攻关过程显示了在实验室实现聚变点火的巨大挑战性。挑战性主要在于对引发内爆性能退化的低阶驱动不对称性和界面不稳定性与混合的科学理解和关键工程因素的识别与精密控制。在2MJ驱动能量下实现聚变点火,需要内爆的热斑压强超过250Gbar,对内爆过程的熵增和非一维效应的设计和实验控制提出了很高的要求。

本报告简要回顾我国激光核聚变研究的发展历程,重点介绍我国100kJ级激光实验平台上50Gbar热斑压强攻关研究的进展,以及近期实现100Gbar目标面临的主要挑战,阐明100Gbar攻关对提升我国点火所需关键物理与技术能力的重大推动作用,最后展望“后点火”时代的激光ICF发展趋势。

报告人信息:丁永坤,现任北京应用物理与计算数学研究所研究员、博导。长期从事激光惯性约束聚变研究,先后负责过激光ICF实验、诊断和靶物理总体与理论设计的总体工作。在激光聚变研究中心工作期间主持完成了大型激光装置的ICF实验综合诊断系统研制,系统策划并分步实施了精密诊断关键瓶颈技术攻关,联合国内优势单位建立了ICF实验诊断设备自主研发的较完整技术体系。在现工作单位主持完成了自主点火物理方案的理论设计和初步实验验证。在创新探索方面,同团队成员一道发展建立了X射线多光谱时空分辨诊断、高分辨X射线动态荧光成像和准单色X射线KB显微成像等新技术;在黑腔新构型、新材料研究方面取得了新成果,为新型点火靶设计奠定了重要基础。在基础研究方面,他主持完成过科技部重点研发计划和国家自然基金重点项目,发表了论文400余篇、《强激光与粒子束》期刊副主编,合著《激光惯性约束聚变诊断学》,获得过国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖和中国工程物理研究院杰出专家称号。获2023-2024年度中国物理学会王淦昌物理奖(粒子物理和惯性约束核聚变)。