_国家点火装置_概况_晓晨

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国际10110光学制图标准的执行

——适用于国家点火装置

此文件为国际讨论会第44届年会之

光学科学、工程学、仪器学会专供材料

1999年7月

2国际10110光学制图标准的执行

——适用于国家点火装置

摘要

1996年，国家点火装置（NIF）工程决定选取ISO-10110标准作为NIF光学制图标准。7000个大型NIF光学器件和20000多个小型NIF光学器件都将依照ISO-10110标准生产制造。

ISO-10110标准满足NIF光学规范中的所有要求。它为光学工程师统计、交流光学规范提供了平台。当没有单独的制图标准能够满足高能量激光系统所需时，ISO-10110标准（及详细备注）解决了这一问题，它成功的将国际制图标准应用到了NIF激光系统当中。

本文将简述利弗莫尔国家实验室的研究结果和ISO-10110制图标准的实施，并列举NIF光学制图的某些案例，以及应用ISO-10110标准的正反意见。本文重点是NIF光学器件的表面缺陷规格，称为5/。

31. 序言

1996年，经172个 ISO技术委员会和1个分技术委员会批准并颁布了ISO-10110文件，文件第1-13章的总标题为“光学和光学仪器——适用于光学元件和光学系统制图”。ISO-10110标准具体说明了设计情况，以及技术图纸（生产制造和检测中的技术图纸）中对光学元件的功能要求。此标准已被国际光学供应社团所广泛认可，同时也引起了越来越多美国商家的注意。

在NIF早期作业的准备过程中，采购7000个大型光学器件（孔径尺寸≥40cm）和20000多个小型光学器件（孔径尺寸≤15cm），这将大大超过未来几年的采购量。在NIF工程未来30年的运作中，美国光学制造业将继续提供返修和更换的器件。我们试图购买能够满足NIF高端技术、生产安排及成本需求的光学器件。为研发成功，我们为每个光学器件寻找合适的标准，以便可以

向光学供应商清晰的表述要求。

三年半前，当着手为NIF光学器件制定规格时，我们需要一份能够满足光学规范和制图需要的标准。我们有三个选择。【1】继续我们现行的方法，即：使用美国军用标准及其它多种美国标准。这种方式在新星激光工程上已成功应用，但由于老式标准存在很多不足，美国光学供应商对标准的解释也各不相同，因此在某些情况下老式的军用标准具有一定的不一致性。【2】去创建属于利弗摩尔国家实验室自己的标准。【3】执行一份可接受的、合理的国际标准。这是最后确定的

精心整理

国家16个重大科技专项情况介绍

.声明：转载于网络公开资料。

2006年通过的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中设立了16个重大科技专项。根据《规划纲要》，“重大专项是为了实现国家目标，通过核心技术突破和资源集成，在一定时限内完成的重大战略产品、关键共性技术和重大工程，是我国科技发展的重中之重。”这些项目是可以与“两弹一星”、载人航天、杂交水稻相类比的重大工程。

《规划纲要》中公布了16个专项中的13个：

1.核心电子器件、高端通用芯片及基础软件，

2.极大规模集成电路制造技术及成套工艺，

3.新一代宽带无线移动通信，

4.高档数控机床与基础制造技术，

5.大型油气田及煤层气开发，

6.大型先进压水堆及高温气冷堆核电站，

7.水体污染控制与治理，

8.转基因生物新品种培育，

9.重大新药创制，

10.艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治，

11.大型飞机，

12.高分辨率对地观测系统，

13.载人航天与探月工程

另据媒体报道，这16个重大专项中有9个属民口、7个属军口。民口的重大专项由科技部主管，军口的重大专项由总装新技术局主管。上述13个重大专项中的民口项目是1、2、3、4、5、7、8、9、10；7个军口项目中公开了4个：6、11、12、13，另3个未在《规划纲要》中公布。公开的4个军口项目都是军民结合、寓军于民的项目。另据报道，这3个未在《规划纲要》中公布的军口项目是惯性约束聚变点火工程（“神光”）、新一代卫星导航系统（“北斗”）和高超声速飞行器科技工程。

惯性约束聚变（ICF）的主要目的是为了实现在核禁试条件下的核武器研究，尤其是核聚变物理过程的研究。美国和法国目前在ICF领域走在世界前列。美国LLNL的NIF（国家点火装置）已基本建成，法国原子能委员会的LMJ（兆焦耳激光装置）也即将建成。我国目前在建的“神光-Ⅲ”是十万焦耳级的激光装置，能量要比NIF和LMJ低一个量级。兆焦耳级的激光装置“神光-Ⅳ”计划于2020年左右建成，实现热核点火和自持燃烧目标。此外，快点火ICF等新技术路线的探索也在进行中。

◎ 编辑|刘相龙|科学探奇|

当地时间2022年12月5日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）开展这项实验，“奇迹”发生了。激光束为圆柱体提供2.05 兆焦耳的能量后，输出了3.15兆焦耳的核聚变能量。激光核聚变点火成功“人造太阳”指日可待？9

核聚变的研究。想要两个原子核克服电排斥力结合，需要极为苛刻的条件。以太阳为例，其中心有高达1500万摄氏度的超高温，以及约有3000亿个大气压的超高气压。可控核聚变往往被称为“人造太阳”，需要模拟太阳中心的环境。实现可控核聚变有两条主流的技术路径：磁约束核聚变和惯性约束核聚变。地球上无法实现太阳的超高压，但如果把核燃料加热到1 亿摄氏度以上，原子核便会有足够的动力相互碰撞，发生聚变反应。但一旦到了这一温度，所有固态材料会直接汽化。上世纪50年代，苏联科学家研制出一个形似甜甜圈的“炼丹炉”，被称为托卡马克装置。它在环形圈内构建磁场约束核燃料，使其不与高温的容器壁接触，可以持续燃烧一段时间，产生能量。此后，世界范围内曾掀起托卡马克建设热潮，美国、欧洲、日本、中国都斥巨资打造了这类大型装置。而惯性约束核聚变，是通过激光产生巨大压强，使核燃料体积在瞬间变小，密度变大，原子核发生聚变反应。世界上最知名的装置，当192束超高能量的激光束同时轰击一颗胡椒粒大小、装有氘和氚元素的圆柱体时，会产生什么结果？当地时间2022年12月5日，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）开展这项实验，“奇迹”发生了。激光束为圆柱体提供2.05 兆焦耳的能量后，输出了3.15兆焦耳的核聚变能量。12月13日上午，美国能源部与美国核安全管理局专门召开新闻发布会，宣布这一重大突破。美国能源部部长詹妮弗·格兰霍姆称，“这是一个具有里程碑意义的成就”，未来将激发更多的发现，为美国国防和清洁能源的发展铺平道路。一直以来，可控核聚变被认为是“人类的终极能源”，但历经70多年的研究后，仍处在实验阶段。“点火”，即核聚变产生的能量超过激光束打入的能量，是可控核聚变走入现实必要的指标之一。“只有这种情况下，这一装置才有望提供能源，而不只是一个耗电器。”中山大学中法核工程与技术学院副教授王志斌向记者解释说，LLNL这次的实验从科学层面证明了，惯性约束聚变可以实现净能量增益。“这一结果是科学的成功——但距离提供有用、丰富的清洁能源，还有很长的路要走。”剑桥大学核能讲师托尼·鲁尔斯通在英国科学媒体中心上发表评论称。

1.1聚变能

能源作为社会进步的三大支柱之一，是社会进步和人民生产生活所需的基本条件。 伴随着社会的发展，特别是我国现阶段的快速发展，对能源的需求更加旺盛。能 源问题不仅关系我们国家未来的发展，更关系到人类未来的发展方向。

能源问题与民生国事紧密相联，国家要发展，能源结构和能源体系必需合理 完整。而我国的能源体系发展比较畸形，化石燃料的应用比例较高。就电力系统 而言，煤电所占比重超过70%。

目前，全世界每年新探明的石油储量小于当年的开采量，呈现了石油的总危 机。煤的储量比石油丰富。然而，这类化石燃料的资源终充很有限的。目前己知 可利用的化石燃料热值估约100 Q（1 Q=1.O5X1O2J）,设全球每年消费能量1 Q（为 目前的5倍），只敷百年之用。

自从20世纪中叶开始建立裂变原子能电站以来，至今它己发展为成熟的技 术。虽然核裂变燃料（铀）的热值比碳氢燃料高得多，但是根据目前的估计，对 「有开采价值的铀矿来说，即使应用增殖堆来增殖燃料，其可利用的热值总数 200 Q,也只够两个世纪的需要。

通过各种能源的应用比较，许多人认为要想最终解决人类的能源问题，必须 大规模的发展核能。核能的应用主要有两种方式：核裂变和核聚变。而核聚变仍 热存在原燃料枯竭和环境污染等问题，所以能源问题的最终解决途径还得归结到 核聚变的发展。而核聚变最大的优势之一是其丰富的燃料储量，其来源是海水蕴 含极丰富的氢元素的同位素笊和氤。1克笊完全燃烧相当于8吨煤燃烧所释放的 能量。因此，核聚变即是清洁的、又是用之不竭的能源。

因此，有必要发展受控热核聚变以弥补化石燃料与核裂变燃料带来的能源 缺点。受控热核聚变的燃料是重氢一笊，它普遍地存在于自然界的水中。重水（D?O） 约占水分子数的七千分之一。聚变燃料具有很高的热值，1公斤策相当于4公斤 的铀（^u）,

8600吨汽油，或11000吨煤，也就是1桶水的聚变能抵400桶的汽 油。全地球水的总聚变潜能为1.5X10BQ,足供人类使用百亿年，超过迄今为止 地球的历史年龄。就拿较易实现的笊•林聚变来说，再生筑所需要的锂＜Li）也足 够用千年。因此，可以说，如果受控热核聚变能够实现将为人类提供取之不尽的 新能源。目前，就燃料成本来说（按热值计），笊比煤便宜千倍，比石油便宜万 倍虬