本文来自中国科学院国家科学图书馆《科学研究动态监测快报》“先进能源科技专辑”，由国家能源局向本网供稿。请广大网民参考。

    一些国家正在建造皮瓦级（10¹⁵瓦）高能激光器（HEPW），用来研究高能激光物质间的相互反应，包括快速点火系统。快速点火系统是一种基于激光的技术，通过下面两个步骤对氘和氚燃料进行加热、点燃，达到核聚变温度：第一步，激光束使一个球状燃料气化，并把它压缩到原来密度的1000倍；第二步，一束高强度激光脉冲加速电子以在燃料组件中积聚能量，产生快速加热。这种过程类似于采用活塞工作的汽油发动机系统。

罗彻斯特大学激光实验室的OMEGA EP激光设施

罗彻斯特大学激光能量实验室（LLE）已经建造完成了第一台新一代具有延展性能的皮瓦级高能激光器（OMEGA EP），可以在百亿分之一秒的脉冲区间内发射数千焦耳的能量；这种高能短脉冲持续时间能够产生皮瓦级激光脉冲能量。

在这项如何为快速点火装置的需要产生高能电子源研究的工作中，LLE研究人员用OMEGA EP产生的强电流可持续万亿分之一秒（10^-12）的时间。在一系列开创性试验中，高达2.1 kJ的激光能量被传送到固体目标物；和以前的皮瓦级激光系统相比，这些试验的目标激光能量增提高了4倍。

LLE团队研究用薄箔片静电技术诊断热电子源，这项技术主要依靠厚度小于一根头发丝的铜箔片。在激光照射时，箔片快速充电，类似于电容器板；在百亿分之一秒的时间内，大部分经激光加速的电子把它们的能量传送给目标材料，这一过程发生在多电子穿过目标材料时。利用这种机制，电子和目标材料相互作用产生高能X射线；通过诊断X射线源的亮度来确定激光转换成高能电子的效率。

利用OMEGA EP，研究人员证实了有大约20%或更高的激光能量稳定转化为高能电子。这种测量技术能确定加热目标物所需高能激光的最低值，这一最低值指标是决定全规模快速点火装置能量和技术可行性的关键参数。最新研究表明，高能激光可以和不同等级激光系统进行匹配，以适应不同快速点火装置的需求。

取得10~20ps脉冲持续时间的高转化效率也是非常重要的。激光的强度决定了平均电子能量：如果激光强度太强，那些高能电子将穿过高密度燃料，而不会将能量积聚在目标聚变核中；脉冲持续时间太长，高密度燃料组件在点火前会被减压。关键问题就是在维持数千焦激光能量时产生最佳能量电子，造成目标物聚变解体前的强加热现象。这些反映数千焦的激光能量下高强度、脉冲为15ps的高能电子的有效产出试验，将使研究人员能够理解全规模快速点火试验条件，并有助于界定未来快速点火设施所需要的激光性能条件。(魏凤  摘译)