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会长致辞

科学家们在找寻地球上最经济、最易获得、不受时间或天气影响的能源之时,一直在寻找每个基本过程中能提供最多能量的反应。考虑到基本粒子之间强作用力带来的高结合能,核裂变是一个必然的选择。但众所周知,裂变能源有一个缺点,会产生放射性废物。如此看来,更好的办法是实现可控的太阳供能过程,即核聚变。

从我记事起,核聚变能源就是一个梦想。在我的祖国德国,从1960年代开始就启动了研究计划,同时致力于磁约束聚变和惯性约束聚变(即激光聚变)。在我撰写博士论文之初,德国已经放弃了对激光聚变的研究,但在其他地方,尤其是美国,研究仍在继续。

磁约束聚变成为了欧盟和其他几个地区的重点工作。相关研究已逐步取得进展,但不时也会遇到无法预料的问题,这在基础科学中很常见,只要付出足够的努力就能克服。目前,磁约束聚变研究正在稳步推进,且发展前景良好。在建造一座有意义的核电站之前,磁约束核聚变的性能只差大约五倍。

随后,在2022年12月,致力于激光核聚变研究的美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)宣布国家点火装置(NIF)该设施追求激光聚变,宣布他们已经超过了“科学盈亏平衡”,创造了一个比触发它的激光诱导的X射线能量更多的能量的聚变反应。在这么高的级别上扩大规模十分困难,即使是两倍的改进也可能非常具有挑战性。这一难关的突破具有里程碑意义,值得高度赞扬,因此获得了相关媒体的全情关注。

有趣的是,激光核聚变的最新进展在全球范围内催生了数十家初创公司,因而成为了许多光学和光子学会议的热门话题。我觉得这很了不起,因为正如磁约束聚变一样,激光核聚变仍长路漫漫。其一,NIF实现的科学上的“盈亏平衡”只是将产生的聚变能与点燃核燃料的靶实际吸收光能进行了比较。激光器的壁塞效率并没有考虑在内,而对于 NIF 来说,壁塞效率和脉冲重复率都很低。

当然,随着各种更高效高功率激光器的新概念出现,大家开始寄予较高的期望。但要取得技术上的成功,仍前路漫漫。在这条路上,激光物理、材料科学、光学、等离子体物理和核物理交叉领域的许多基本问题仍待解决和克服。对我们学界的年轻成员来说,这也是一个绝佳的机会。

和大家一样,我将持续关注磁约束聚变和惯性约束聚变的进展。值得注意的是,与其他领域不同,光学和光子学正在为未来的技术铺路,不仅是在核聚变领域,在量子传感、通信和计算机、节能微电子、安全高效的人机交互等很多其他领域亦是如此。

Gerd Leuchs,
Optica 会长

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