2022年12月13日，美国能源部(DOE)及其下属的国家核安全管理局(NNSA)宣布，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)利用其建立的国家“点火”装置(NIF)，在人类历史上首次实现了聚变产能大于驱动聚变发生的激光能量这一“点火”里程碑，将为美国核**物理规律和效应研究、核**库存管理等提供重要支撑，为未来清洁能源的发展铺平新的道路，并为高能量密度物理研究提供新的手段和平台。本文专访了中国工程物理研究院激光聚变研究中心郑万国研究员，就发布会传递信息、惯性约束聚变(ICF)实现途径及存在难点、激光聚变“点火”历程、未来ICF和惯性聚变能(IFE)发展前景，以及激光晶体在ICF和IFE中重要作用等业界广泛关心的几个问题进行解读，以期为读者提供专业的信息，使大家进一步了解ICF发展趋势和IFE发展前景，并针对相关晶体材料开展基础研究及关键技术攻关，牵引和支撑未来激光聚变驱动装置建设。

研究了高功率脉冲氙灯放电过程中等离子体通道的演化规律。分析了充电电压、主脉冲脉宽及主预脉冲时间间隔等对等离子体通道的影响规律。实验过程中在脉冲氙灯接地端子附近观察到了明显的等离子体通道分叉现象。研究发现, 脉冲氙灯工作环境中的电场分布对氙灯内等离子体通道的形成与演化特性将产生十分重要的影响, 其决定了等离子体通道的形态。其他影响因素则通过改变放电通道的亮度、均匀度与充盈度等特征施加其影响。

以美国NOVA和国家点火装置用的高功率脉冲氙灯为例, 结合对神光Ⅲ装置用脉冲氙灯的分析, 发现了影响脉冲氙灯失效的几个因素, 包括石英灯管应力、氙灯尺寸、灯管微缺陷、电极溅射、灯头绝缘、氙气纯度、封接可靠性及周围氙灯放电。结果发现:在进灯能量相同的情况下, 氙灯电极弧长越长, 内径越大, 寿命越高; 石英灯管表面的静态拉应力、内表面的微缺陷以及周围氙灯的电离辐射使得氙灯的额外负载能量大大增加, 这些是导致氙灯爆炸概率变大的直接因素。

国家点火装置(National Ignition Facility, NIF)建设和试运转完成后，2010年将开始进行正式点火实验。调试工作包括进行一系列优化和测试实验，以获取点火实验所必需的关键激光参数和点火靶参数。这些调试工作将在第一次点火打靶前完成。点火实验对靶工作性能的要求主要体现在：力能学性能、对称性，激波时序以及靶丸流体动力学。作为国家点火攻关项目的一部分，有关上述关键环节调试工作的详细计划和理论模拟工作目前正在进行。调试和诊断方法的研究正在现有的若干装置上进行。其中包括美国罗切斯特大学激光能学实验室的OMEGA激光装置，桑迪亚国家实验室的Z装置和洛斯阿拉莫斯国家实验室Trident激光装置。正在开展的制靶工作由美国通用原子公司(General Atomics)，劳伦斯里弗莫尔国家实验室和洛斯·阿拉莫斯实验室负责。

评述了使用高强度装置基本和应用科学的前沿.自1985年以来,Nova激光器上所作的15000次实验和世界各地其它的激光、粒子束和脉冲功率装置上作的千万次实验已建立了高能密度等离子体物理的新实验室领域,并进一步发展了惯性约束聚变.高亮度飞秒激光已能获得以前在地球上不能获得的各种实验条件.这些实验与先进的计算已为"国家点火装置"(NIF)和兆焦耳激光器(LMJ)建立了技术规格,并加强了实验室天体物理等科学领域.惯性聚变所发展的科学技术,已使达到实验室聚变点火和增益目标取得稳定进展,并为21世纪的研究开辟新领域.

介绍了美国“国家点火装置”的概貌及其相关元器件近期的建造进展和关键技术的发展情况。