2022年12月14日

核聚变突破小组讨论记录

核聚变突破小组讨论记录
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核聚变突破小组讨论。点击此处阅读全文。

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主讲人1 (00:04):

感谢大家出席这个激动人心的座谈。我要介绍一下与会者,然后交给我们的专家主持人。这些是来自利弗莫尔的摇滚明星,他们将告诉你所有你想知道的关于上周一发生的事情以及之后发生的事情。首先是Alex Zylstra,他是这个实验的主要实验员。安妮·克里彻(Annie Kritcher),集成建模的首席设计师和团队负责人。然后我们有Jean-Michel Di Nicola,他是NIF激光系统的总工程师,Michael Staterman,目标制造项目经理,然后是art pack,停滞科学的团队领导和这个实验的诊断领导。还有塔米·马,劳伦斯·利弗莫尔惯性聚变能源机构计划的负责人。现在,我要把话筒交给马克·赫尔曼,他是我们武器物理和设计的项目主管长期从事核聚变研究。

马克·赫尔曼(01:18):

好吧。嗯谢谢。我们将更多地讨论今天令人兴奋的宣布,一个惯性约束聚变实验,在聚变中产生的能量比我们用激光输入的能量还要多。我们得到了3.15兆焦耳,我们在激光中输入了2.05兆焦耳。这在世界上任何聚变实验室都是前所未有的,所以这非常令人兴奋。这个团队和劳伦斯·利弗莫尔的成百上千的同事对此非常兴奋。我想说清楚的是,最终这个实验,正如金提到的,从网格中抽取了大约300兆焦耳来发射激光。激光的设计并不高效。激光的设计是为了给我们尽可能多的能量,让这种不可思议的情况基本上在实验室里发生。所以有很多很多步骤要做才能得到作为能量来源的惯性聚变。

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所以在这个实验中,我们使用了世界上能量最大的激光,国家点火装置,来产生x射线,使一个微小的胶囊内爆并产生非常热,非常高压的等离子体。等离子体想要立即失去能量,它想要爆炸,它想要辐射。它在寻找降温的方法。但是聚变反应在等离子体中储存热量,导致它升温。所以在加热和冷却之间存在着竞争。如果等离子体变热一点,聚变反应速率就会上升,产生更多的聚变,从而产生更多的热量。所以问题是,我们能赢得这场比赛吗?几十年来,我们输掉了这场竞赛。冷却的比加热的多。所以我们没有讲到点火事件。 But last Monday, that all changed and we were able to win the race and get very significant heating of the fusion plasma up to very high temperatures, which resulted in that yield of 3.15 megajoules.

03:48
我们研究核聚变点火,以保持我们的核威慑力量安全、可靠、有效和可靠,而且这样做不需要进一步的地下核武器试验。核聚变点火是我们热核武器的一个关键过程,此外,当核聚变等离子体点燃时产生的非常极端的环境可以进行测试,以确保我们能够维持和现代化我们的核威慑力量。我们希望有一天,我们会更多地讨论这一点,核聚变可以为我们的星球提供一种基本负荷无碳能源。因此,我非常高兴能与这个令人难以置信的团队的几位代表同台,他们使这一切成为可能,现在我们将听取我们的专家小组的更多意见。我们从Alex开始。

亚历克斯·泽斯特拉(04:35):

早上好。我叫Alex Zylstra。我是我们正在讨论的镜头的主要实验人员,以及导致它的活动。我是代表实验小组来的。正如马克所说,NIF是世界上能量最大的激光设备,是我们进行这些实验的地方。我们把激光能量转换成x射线,所以我们需要决定这个过程是如何运作的,用这些x射线来压缩装有燃料的胶囊。如果我们能将燃料压缩1万倍以上,它的密度、温度和压力就会比太阳中心还要高,这就是我们的核聚变方法所需要的。所以实验团队的工作就是把所有的碎片放在一起,确保没有出错。

05:23
这实际上是提前几个月开始注射的。我们开始与设计团队合作,决定我们想要测试的概念。一旦确定了,我们就会和目标制造和激光科学的同事一起工作,把这些实验的碎片带进来。然后在拍摄前几天,它被移交给了设施里的操作人员。我们和他们一起工作来实际执行这个实验,因为他们是真正动手的人,让这个实验成为现实。枪响后,只需要十亿分之一秒,所以我们需要一套精密的诊断仪器来测量发生了什么。有了这些测量,我们就能加深对这个实验的理解。

06:06
我想强调的是,我们所做的每一个实验都是建立在这个领域60年的工作基础上的,而NIF本身也有10多年的工作经验。所以我们使用之前的理解来进行现场设计或实验。每个实验都对整体知识有贡献,包括这些主要的聚变点火射击以及我们用专业配置和专业诊断所做的实验,所有这些都建立了理解,使我们能够取得进展。所有的工作都导致了上周一凌晨1点之后的那一刻,当我们拍了一张照片,我们开始看到……希望这不是代表性的,但我们在上周一凌晨1点之后拍了一张照片,随着数据开始进来,我们看到了第一个迹象,我们产生了比激光输入更多的聚变能。我很高兴能在这里代表实验团队和我的同事们代表整个NIF团队与你们讨论这个问题。

安妮·克里彻(07:12):

早上好。我是安妮·克里彻。我是实验和活动的首席设计师,也是这些实验的综合建模团队的负责人,我在这里代表整个设计团队。所以设计师的角色是定义实验的输入条件,以达到所需的等离子体条件,这包括目标几何形状,尺寸,材料,等等,以及激光脉冲。所以我们不能一次性用所有的激光能量击中目标。我们在非常具体的时间界定非常具体的权力,以达到所需的条件。我们使用各种各样的工具,包括复杂的等离子体物理模拟,分析模型,我们将它们与实验数据进行基准测试。所以最终的目标,正如Alex提到的,是创造一种设计,可以达到核聚变点火所需的极端条件,在这样做的时候,我们能够达到超过太阳中心两倍的压力在最后一个实验中,大约1.5亿度。这需要大量的技巧和设计优化来达到这些条件,以及我们在NIF收集的多年设计和结果的持续学习。具体来说,有两个设计上的改变导致了最新的结果。 So this most recent result is part of a new campaign or a new effort to make use of the new laser capability that JM will talk about next.

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这使得容纳聚变燃料的太空舱变得更厚一些。这有两个作用。这给了我们更多的空间来实现点火,当我们有非最佳的现场条件,以及它让我们燃烧更多的DT聚变燃料。这个实验的第一个实验是在九月进行的,我们今天讨论的这个实验对九月的实验进行了有意的设计上的改变,同时也改善了内爆的对称性。现在,我很高兴来到这里,回答大家的问题,并对我们团队在这方面的工作感到非常兴奋。

让-米歇尔·德·尼古拉(09:30):

好了,早上好。我是让-米歇尔·迪·尼古拉,NIF激光系统的总工程师。我代表的是由技术人员、工程师和科学家组成的团队,他们设计、建造、操作和改进了这个独特的激光设备。我们的团队站在多代光学材料和激光物理学家的肩膀上,他们设计和优化了激光传输方面不断增长的性能,继John Nichols的开创性论文之后,Livermore基本上奠定了使用激光进行核聚变的概念。然而,我们也要感谢众多合作者、其他国家实验室、大学、工业界以及国际合作伙伴,当然还有能源部和国家安全局在国会对这项对国家安全如此重要的任务的持续支持。

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感谢卓越的科学技术和我们的团队,利弗莫尔与合作者,使不可能成为可能。NIF激光器是世界上最大的激光器。它有三个足球场那么大,能产生超过200万焦耳的能量,峰值功率为500万亿瓦。在很短的时间内,我们说的只是十亿分之一秒,它超过了整个美国电网。然而,要想点火,需要的不仅仅是蛮力。正如安妮所描述的,为了匹配点火条件,需要进行非常精细的调整。精度一直是我们过去几年的重点,我们一直在提供更对称的内爆和更可重复的实验。

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此外,由于国家的持续投资,我们在上周的实验中比去年多提供了8%的能量。在夏天,我们会付出额外的努力,在明年夏天,我们将能够设计实验和野外拍摄,增加8%的激光能量,为点火提供更多的空间。在未来,通过持续和升级投资,NIF激光器可以产生更高的能量和功率,并有望实现更大的目标增益。这将为以科学为基础的储备管理项目创造更多的极端条件,并保持美利坚合众国在这一领域的领导地位。我把它交给迈克尔。

Michael Staterman (12:18):

早....我是Michael Staterman。我是利弗莫尔目标制造的项目经理。我在这里代表一个由一百多名成员组成的团队,他们负责在NIF上拍摄几乎所有的目标,其中包括通用原子公司、德国钻石材料公司和劳伦斯·利弗莫尔公司的成员。我们为聚变目标提供的最重要的组件是燃料舱。燃料舱是由钻石制成的BB点大小的外壳,这需要尽可能完美。在过去的16年里,我们一直致力于不断提高这些外壳的质量,以达到我们今天的状态,反过来,我们的努力是基于之前在利弗莫尔和其他地方进行的数十年的胶囊开发活动。今天的贝壳几乎是完美的圆形。它们比镜子光滑100倍,它们有一个微小的管子,直径大约是头发的50分之一,燃料通过它被填充到外壳中。

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你可以想象,完美真的很难,所以我们还没有达到。我们的壳上仍然有比细菌还小的小瑕疵,例如,表面的坑或墙上的洞。尽管它们很小,但这些缺陷仍然有可能影响实验。所以我们不仅要制作外壳,还要对外壳进行表征并与我们的同事分享结果,这样我们就可以为每个实验选择最好的外壳。实验受到缺陷影响的程度取决于安妮所说的设计输入,周一的结果似乎是一个更健壮的设计,受到的影响更小。

Michael Staterman (14:01):

这对我们来说是非常鼓舞人心的,因为我们知道我们拍摄的炮弹有缺陷。这给了我们信心,我们可以在未来做出同等质量甚至更好质量的贝壳,我们可以复制这个实验,甚至改进它。好了,我把话筒交给阿特。

白永康(14:21):

谢谢。我叫Arthur Pak。我是停滞科学的团队领导,我们专注于研究如何创造条件来实现NIF的点火。所以我负责协调综合实验的组合,所以[听不清00:14:38]点火以及监督分析小组,他们从实验中得到这些观察并试图了解聚变等离子体的条件。这对于理解这些条件非常重要,我之后会讲到。这是由最先进的诊断技术实现的,光学x射线核诊断技术是由劳伦斯利弗莫尔的工程师和科学家组成的杰出团队经过几十年的工作开发出来的,还有来自美国,英国和法国的其他国家实验室,此外还有来自我们国内和国际学术界和工业界伙伴的主要贡献。

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因此,对于每个实验,我们提供了超过50个科学测量来诊断反应的聚变等离子体的关键量,如温度,聚变能产率,发生的持续时间。为了让你们了解这些诊断有多么了不起,我们试图测量的血浆的直径是十分之一毫米,这是一根或两根头发的厚度。如前所述,这些等离子体的温度超过1亿度,比太阳中心的温度高10倍。整个反应在几分之一纳秒内发生。这比你眨眼的速度快10亿倍。

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然后正如Alex提到的,我们能够得到这些伟大的测量多亏了技术人员和操作人员不知疲倦的工作,他们在设施现场,让我们得到这些惊人的观察,帮助我们了解发生了什么。这些观察对我们的研究进展非常重要。因此,它们有助于识别、量化和减轻阻碍我们进步的退化或损失机制。它们允许我们测试假设和设计变更,以了解系统的敏感性。所以今天我在这里代表这些诊断小组来帮助回答任何问题,并谈谈我们可以从这些实验中学到什么。

马丽娟(16:50):

早上好。我是Tammy Ma,我是Lawrence Livermore机构惯性聚变能源计划的负责人,也就是我们所说的IFE。开发一种经济上有吸引力的核聚变能源方法是一项重大的科学和工程挑战。毫无疑问,这将是一项具有里程碑意义的事业。然而,潜在的好处是巨大的;清洁、无碳、丰富、可靠的能源,能够满足世界能源需求,并进一步保障美国的能源主权和能源安全。

17:32
正如国务卿今天早些时候所提到的,今年春天,白宫主办了一次峰会,在惯性约束核聚变和磁约束核聚变取得重大进展的基础上,宣布了一项关于核聚变能的大胆设想。最近在NIF上的这些结果是第一次在地球上任何地方的实验室里,我们能够证明从聚变反应中得到的能量比投入的能量更多。这就奠定了基础。它证明了惯性聚变能的基本科学可行性,并为我们在未来几十年里获得更高的收益和建立聚变试验工厂设定了路线图。

18:15
能源部聚变能源科学办公室最近委托了一份惯性聚变能源的基础研究需求报告。这份报告将有助于为美国的一个新的IFE项目提供框架,该报告应该很快就会发布。这样的计划必然需要整个社会的参与,既包括公共部门,也包括私营部门。当然,新的聚变创业公司,他们的投资者,国家实验室,大学,学术界,公共事业等等。我们期待着与能源部合作,利用和利用这些伟大的成果,为聚变能源的未来而努力。现在就是时候了。我把它还给马克。

马克·赫尔曼(19:10):

谢谢,塔米。所以我们会问每个小组成员一个问题然后我们会向全体观众提问。安妮,正如你提到的,这个实验改进了我们在2022年9月做的一个实验,它是对2021年8月的设计进行了修改。你能解释一下你是如何利用物理洞察力和模拟来改变最近这个实验的设计吗?

安妮·克里彻(19:35):

当然。所以我们确实依赖于我们详细的辐射流体动力学模拟来设计我们内爆的许多方面。然而,我们知道在参数空间的某些区域我们可能无法预测。因此,我们已经开发了实验手册和分析模型,我们的设计团队从9月开始使用两者的组合来进行调整,并进行了最新的实验。有两种不同风格的对称调整。一个是在激光时间历史的后半段一个是在激光时间历史的前半部分。在激光时间历史的后半段,我们在激光束之间传递了更多的能量来控制对称性。所以这实际上是一个非常有用的工具,如果你没有听说过,它真的很棒。你可以通过这种方式在光束之间移动能量并控制对称性。

20:28
在这样做的过程中,你必须在激光脉冲的前半段重新调整对称。我们做到了,但我们也做了额外的调整基于过去几个月收集的数据,我们改进了模型。在这篇文章中,我们确实依赖于我们的模型来对调优数据进行基准测试,然后推断出设计空间。从角度来看,我们谈论的是将篮球大小的东西压缩到豌豆大小,控制压缩对称到1%的驱动,同时,最终的对称只有百分之几。所以这是一个相当具有挑战性的问题,我们有很好的工具来解决。

马克·赫尔曼(21:14):

谢谢你,安妮。让-米歇尔,多年来,NIF的最大激光能量是1.9兆焦耳,但在这个实验中,你把激光提高到2.05兆焦耳。你和你的团队是如何确保在这样高的激光能量下操作激光是安全的?

让-米歇尔·德·尼古拉(21:33):

谢谢你,马克。首先,我想指出的是,国家点火装置是第一代达到并超过要求的惯性约束聚变装置之一。所以这本身就是一个巨大的挑战,因为这些激光结构极其复杂,是工程、激光物理和非线性光学的奇迹。其次,自国家点火装置投入使用以来,我们在过去几年中不断增加能量和功率,以确保我们获得了点火实验可以在有利条件下进行的制度。

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与此同时,在光学、科学和技术以及激光物理方面也有大量的投资,以获得比上一代更高的光学性能。与前几代人相比,我们获得了数量级的进步。毫无疑问。我们还做了大量工作,试图控制激光在空间和时间上的形状,以确保我们能够以最大的可靠性通过光学传输最大的吞吐量。

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最后但并非最不重要的是,我们还计算出一些碎片正在从目标实验和点火迁移回激光。当它发生时,碎片被运送回光学设备附近。找到并减少这些碎片来源也是一个关键手段。所以对激光结构进行了非常小的修改,我们在2019年在《核聚变》上发表了一篇论文,如果你想了解更多细节的话。

马克·赫尔曼(23:14):

谢谢珍。亚历克斯,要想让NIF实验成功,需要很多很多因素。我们需要一个好的目标,一个低温冰层,我们需要指定激光,我们需要确保诊断将在正确的时间拍照。你是怎么准备这个实验的知道它有可能是一个非常令人兴奋的镜头?

亚历克斯·泽斯特拉(23:34):

是的,所以这些实验中非常具有挑战性的一件事就是任何一个地方出了问题都足以防止点火,所以所有的事情都必须是正确的,所以我们真的必须关注这些小事。为了给你们一个感觉,安妮讨论了我们对对称的调整。在这个实验中,我们曾争论过激光设置是否相当于5万亿分之一米。我们和激光科学团队讨论了25万亿分之一秒的时间差异。有了目标,每个目标我们都要看迈克尔描述的细菌大小的缺陷来决定它们是否可以接受。然后他们生长出一个低温的DT冰层,这也有同样的要求。细菌大小缺陷可能是个问题。然后我们要建立诊断系统,一个十亿分之一秒的小时间错误,对我们的实验来说是永恒的。我们试图用100万亿分之一秒的时间来想象地球上最亮的东西。因此,要把所有这些都做好,需要团队的努力,并经过严格的审查过程。

马克·赫尔曼(24:43):

谢谢。阿特,我们怎么知道这个实验通过了点火的阈值并且在历史上第一次获得了比激光能量更多的聚变能?

白永康(24:55):

是的,谢谢。所以在这些实验中,我们使用氘和氚作为聚变燃料,它们是氢的同位素。当这两个离子融合时,它们会释放一个氦离子,或者一个α粒子,和一个中子,它们释放的能量是众所周知的。现在,阿尔法粒子,它留在等离子体中,进一步加热,导致更多的聚变反应,而中子大部分都逃逸了。所以如果我们能测量逃逸中子的数量,我们就知道发生了多少反应,然后我们只要用反应的数量乘以每次聚变释放的能量,这就是我们测量聚变能的方法。所以在这个实验中,我们使用了2.05兆焦耳的激光能量来获得目标增益。所以要超过1,我们至少需要产生这么多的聚变能。

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所以我们测量中子数的方法,我们用独立的诊断方法做多种方法。但我们使用的方法之一是将高纯度的金属样品放置在反应附近。它会被逃逸的中子辐射,变成放射性物质。所以箔里的不稳定状态会衰变,因为我们很清楚激活和衰变的速率,我们可以测量有多少中子穿过了箔,中子的总数是多少以及释放了多少聚变能。

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还有其他方法。另一种独立的方法是将逃逸的中子转化为带电粒子谱,用磁谱仪将其分散,扫到一片薄膜上,这样我们就可以直接测量入射中子的数量。所以所有这些不同的方法给了我们非常非常高的信心,我们产生了3.15兆焦耳的聚变能,这相当于大约1.5兆焦耳的增益。这就是我们知道的。

马克·赫尔曼(26:57):

谢谢,艺术。迈克尔,你谈到了目标。它们是令人难以置信的工程和制造奇迹。你能简要地描述一下你是如何把它们做得更好的吗,那些含有聚变燃料的薄球形钻石壳?

Michael Staterman (27:11):

当然,马克。所以我们目前在研制完美胶囊时遇到的主要问题是一些小瑕疵。为了改进缺陷,我们要做的第一件事就是看到它们,测量它们,计算它们,并量化一个外壳上有多少缺陷。我们今天用来描述炮弹特征的主要工具是x射线断层扫描。x射线断层扫描会产生大量的数据,在过去,它需要训练有素的专家花大量的时间来检查这些图像,基本上是大海捞针。所以现在我们正在研究的是一种软件,它可以在这个过程中帮助我们,希望从长远来看,它会比人类更准确,它会帮助我们精确地量化,看看有多少缺陷,它们有多大,以及我们是否要做出改变

Michael Staterman (28:00):

到沉积,到制造过程,这实际上提高了尺寸上缺陷的数量。这就是描述的部分。在材料的实际改进方面,我们正在与我们在德国Dye Materials的合作者密切合作,研究制造条件。我们作为一个团队工作,使用他人的能力作为我们自己的参考,这样我们就可以将问题与机器、操作或环境隔离开来。这一过程非常富有成效,它缩小了一系列条件,使我们能够在目前的基础上提高目标。

马克·赫尔曼(28:38):

谢谢你,迈克尔。好了,塔米,为了给这个实验的激光供电,为了得到2.05兆焦,我们需要从电网中抽取大约300兆焦。然后我们得到3.15兆焦耳的聚变能,对吧?那么,为什么我们认为在未来将其转化为能源是可能的呢?

马丽娟(29:01):

这是个好问题。谢谢你,马克。NIF是一个科学示范设施。当我们建造NIF的时候,建造那个设施的考虑和建造一个核聚变能源计划是有点不同的。例如,最大化每个组件的效率并不一定是最重要的事情。举个例子,激光的壁塞效率对于这个科学设备来说并不是很重要的要求。

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但是,正如金委员长所说,NIF已经有20多年的历史了。NIF内部的技术是80年代,90年代的技术,从那时起,事情有了很大的进步。我们有新的激光架构,不仅能以代表率运行,而且效率更高,可达到20%左右的壁塞效率。在目标制造、新材料、计算和模拟以及机器学习的应用方面也取得了巨大的进步。所以这是一个非常激动人心的时刻因为我们可以将所有这些新兴技术与我们所开发的新的科学理解结合起来,以真正推动惯性聚变能的发展。

30:16
我也会注意到我们取得这一成就所付出的毅力。正如前面提到的,自从Ignition公司第一次梦想使用激光以来,已经过去了60年。这真的是对实现这一目标的人们的毅力和奉献精神的证明。这也意味着我们有毅力在电网上实现聚变能源。

马克·赫尔曼(30:40):

谢谢你,Tammy,也谢谢大家。现在我们开始接受提问。

沙希拉·哈桑(30:45):

首先,让我们为我们的小组成员鼓掌[听不清00:30:53]。测试。好吧。嗨,大家好。我是核安全管理局公共事务副主任,沙伊拉·哈桑。我想感谢那些留下来参加这次更有技术意义的讨论的人,是他们促成了这一切。今天对核安全管理局来说是激动人心的一天。现在我们开始Q$A部分,我们有更多的时间,和媒体一起,如果有媒体人来晚了,需要往前走,我们让媒体人坐在这里,以确保你们的问题都能提出来。我的同事杰里米会在另一边帮你们拿麦克风如果你们离得太远了,觉得需要伸手去拿的话。所以如果你能在提问前说出你的名字和出口,否则我会提醒你。

李志强(31:34):

我是彭博社的阿里·纳特。你使用的目标的成本是多少?还有,在射击过程中,有多少聚变燃料实际上转化成了能量?谢谢你!

马克·赫尔曼(31:45):

你想要…我很乐意插话,迈克尔,你想要…我认为考虑目标的方法是人们需要多长时间来建造它们,对吧?因为主要的成本是劳动力,所以他们需要几个月的时间来建造,对吧?

Michael Staterman (32:02):

所以组成目标的组件需要不同的时间来制作。实际组装目标只需要大约两周时间。但是,制造燃料胶囊从开始制作到交付需要7个月的时间。我们今天使用的目标是为科学设计的,对吧?它们被设计得很灵活,所以我们可以在想要学习不同的东西时重新配置它们。它们被设计成能够看到发生了什么。所以这些目标不是为核聚变能量设计的。

李志强(32:38):

有具体的货币数字吗?

马克·赫尔曼(32:41):

不,我不认为……这有点像我们的规模,我们有一个员工,可以在NIF上实现我们每年需要的目标,所以这真的是一个劳动力,而不是每个目标一美元。这些成分,黄金或碳的实际数量,或其他东西,实际上非常非常便宜。我的意思是,目标材料的实际成本几乎为零。所有的劳动都投入其中,这使得它很耗时。

亚历克斯·泽斯特拉(33:09):

回答你问题的第二部分,射击时大约有4%的DT被烧了。

沙希拉·哈桑(33:15):

好的,谢谢。在我们回到媒体之前,我们的管理员吉尔·鲁比有一个问题要问我们。

吉尔·鲁比(33:21):

好,谢谢。我经常谈到国家实验室有多特别,因为我们做的是团队科学,没有比你们刚才说的更好的例子了。但我猜也许你来这里并不是为了做刚才发生的事情,所以我对你为什么来和为什么留在实验室的小故事很感兴趣?谢谢你!

亚历克斯·泽斯特拉(33:52):

我想我可以快速回答这个问题。所以我在大学期间参观了NIF,当时它还在建设中。因此,看到国家实验室所能实现的规模,以及能够看到对国家安全和能源应用有实际影响的伟大科学的能力,吸引了我。因此,我希望所有看到这一幕的人,只要受到此刻的启发,将来都能与我们一起工作,将这一事业提升到一个新的水平。

安妮·克里彻(34:22):

实际上我有一个非常相似的故事,所以你可能会注意到一个趋势。2004年我还是一名本科生,看到NIF,我想,“这是一生一次的机会,能成为这个大型跨学科团队的一员,一起工作,在推动人类前进的问题上面临重大挑战,对国家来说非常重要。”而且,告诉你的朋友你射杀了大失败者也很有趣。我爸爸也很喜欢,所以…

沙希拉·哈桑(34:54):

好吧,我们有一个问题。

迈克尔·格雷什科(35:00):

你好。迈克尔·格雷什科,国家地理。谢谢大家的到来,祝贺你们。枪击发生在12月5日的什么时候?对于你们每个人来说,在那之后的几分钟和几个小时里,你们是如何第一次意识到这张照片很特别的?

亚历克斯·泽斯特拉(35:18):

我可以从这个开始。我相信,枪击发生在上周一凌晨1点03分。所以我起身去看数据。当数据开始出现时,我们开始看到一些迹象表明这种情况已经发生了。我做的第一件事就是打电话给一位诊断专家,再次检查数据,然后我们就从那里开始。

安妮·克里彻(35:42):

所以我梦到了所有可能的结果。这种情况总是发生在从完全成功到彻底失败之前。然后我醒了。谢天谢地,亚历克斯给我发了一条消息,所以当我醒来的时候,我发现这并不是一个失败。然后,当然,我会马上给你发短信。是的,这种感觉太棒了。你看到一个诊断结果,你会想,“嗯,也许那不是真的。”然后你开始看到越来越多的诊断结果指向同一件事,这是一种很棒的感觉。

让-米歇尔·德·尼古拉(36:20):

因此,对于激光团队来说,工作从晚上早些时候开始,因为我们必须在实验的准备阶段检查并确保我们在顺利交付。无数的电话,邮件,实时检查结果,给行动开了绿灯。然后是当我们看到结果激光没有搞砸实验时的宽慰,这是第一个宽慰。然后我们开始收到潜在收益的文本,那是一个顿悟和欢呼的时刻。

Michael Staterman (36:54):

对于制造靶材,我们的工作通常在拍摄前一周左右结束,也就是我们把靶材送到工厂的时候。我们对这部电影寄予了很高的期望,所以我一醒来就在查看电子邮件,看看这部电影的表现如何,我对看到的数字感到非常兴奋。

白永康(37:09):

正如安妮提到的,我们建立在先前实验的基础上,我们有充分的理由对这个实验保持乐观,所以我很专注,也很好奇。但是随着时间越来越晚,我早上得把孩子们叫醒,所以我就说:“好吧,我要去睡觉了。”但我凌晨三点从睡梦中醒来,我去查看我的电子邮件,我看到了那个号码。当然,在实验之前我已经做过数学运算所以我知道我想看到的大于1的数是多少。所以初步数据出来了,我就想,“天哪。”这就是我…然后我回到床上,或者试图回到床上,这是…

马丽娟(37:52):

其实我是第二天早上才发现的。我当时在SFO的机场准备登机去华盛顿,实际上是去参加核聚变能源协会的会议,这是一个年度会议,我们的核聚变领导者聚集在一起,共同研究如何推进核聚变能源。但不管怎样,我接到了老板的电话,他说:“我想我们要点火了。”我哭了起来。我在等候区上蹿下跳,那个疯子。是的,眼泪从我的脸上流下来。这么多年过去了,每次我走进国家点火装置,我还是会起鸡皮疙瘩。所以这是一个工作的好地方,我为这个团队感到骄傲。

沙希拉·哈桑(38:42):

谢谢大家。

利尔登(38:46):

你好。James Rearden,科学新闻杂志。自从点火之后,之前的那个很重要的事件,有没有类似的失败的,令人失望的事件?你为什么要在凌晨一点动手?是技术原因吗?

白永康(39:07):

是的。是的,在去年的实验之后,我们试图重复这个实验三到四次。我们从这些实验中学到的是这个设计对目标缺陷仍然非常敏感。所以我们能够量化影响并了解这些缺陷的起源。知道了这一点,我们就开始改进设计,让自己更健壮,我们利用这些知识来挑选最好的胶囊,把影响降到最低。这就是我们在这里举办这个活动的原因。

39:52
为什么是凌晨1点?所以NIF全天候运转,所以要形成这些冰层,是一个多天的过程。它不是完全确定的,所以你会尝试,它会失败,你会再次尝试增长。所以碰巧的是,拍摄周期是这样的,我们在准备好拍摄的时候就拍摄了,所以……

詹姆斯·奥斯本(40:21):

詹姆斯·奥斯本,休斯顿纪事报。有两种核聚变技术,磁约束和惯性。你能解释一下你的突破是什么吗?那是不是把惯性放在了最重要的位置?这是社会所追求的技术吗,还是它对磁场的影响可能会让这种情况继续下去?我想之前已经暗示过磁在最近有了更大的发展。显然,这是一个重大突破。如果有人能解释一下。谢谢你!

马丽娟(40:57):

是的,当然。每种不同的方法肯定都有利弊,而且需要进行不同的技术开发。所以磁聚变和惯性在过去的几年里都取得了很大的进展。近年来,也有大量的私营部门投资,实际上更多的是在磁侧而不是惯性侧。我认为我们能够在NIF上展示的是燃烧的等离子体,我们已经得到了收获。然而,就像金墉提到的,我们在一些技术发展上有点落后,因为这不是我们过去几年所关注的。

41:42
也就是说,两者之间有很多共同点,我们可以相互学习。有燃烧等离子体物理学,材料科学,反应堆工程,我们在这个社区里互相支持。惯性一方获胜

马丽娟(42:00):

惯性约束或磁约束对我们所有人都是一种胜利我们只是想看到聚变能的发生。重点是,这两家公司都面临着不同的技术风险。现在,核聚变对人类的影响是如此之大,如此之重要,以至于我们真正想做的是最大限度地利用潜在的成功途径。所以我们想要采用这些不同的方法,看看哪些是真正有效的。

彼得熊(42:34):

彼得·贝尔为您报道印度新闻。你能给我们讲讲你对使用这种技术的商业核聚变工厂的设想吗?再过几十年,这种能源生产会是什么样子?

马丽娟(42:57):

所以现在,有许多不同的方法来实现目标物理,实际上可以让我们获得高增益,高利润。所有这些都有稍微不同的驱动。对于我们在NIF上所做的,我们使用高能激光,但也有使用重离子的设计,脉冲功率,等等等等。有很多不同的综合研究试图把所有这些结合起来。实际上,我们现在处在一个分歧点上。我们很幸运能够利用国家核安全管理局为惯性约束聚变所做的工作,但如果我们想认真对待IFE,我们现在需要在这些技术上投资。我们需要弄清楚这个综合系统是什么样子的,因为目标,就像迈克尔说的,是复杂的。它需要很长时间来建造。

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我们需要一个简单的发电厂。它必须是大音量的。它必须是健壮的。这是需要权衡的。如果你能在目标上获得更高的增益,你可以把激光能量或激光效率调低一点。关于反应堆使用的材料需要做出决定。这些也会影响你的设计。所以我们现在和能源部一起做的实际上是开始做这些综合系统研究,同样是用我们最熟悉的关于技术发展的信息来找出最大的差距在哪里,我们需要在哪里投资,我们需要在哪里降低风险。这将是一项持续数年的活动。但有了这个大胆的十年愿景,我们真的在努力加速,把这些设计放在一起,看看什么是最可行的,可行的设计,所有人一起努力。

Dave Nyczepir (44:59):

你好。Dave Nyczepir, FedScoop报道。导演之前提到过,机器学习在达到点火阈值和最新测试之间发挥了关键作用。所以我很好奇,机器学习和计算的进步对你的工作有什么帮助?你预计他们会如何帮助你前进?

安妮·克里彻(45:19):

好的,我可以回答这个问题。所以我们在机器学习模型上取得了很大的进步,将我们复杂的辐射流体动力学模拟与实验数据和学习结合起来。具体来说,从2021年8月8日的实验到这次最新的实验,我们更多地将其用于可预测性阶段,而不是这一变化的设计阶段。所以为了这个改变,我们使用了我们传统的设计方法,不进行成千上万的模拟,但是我们把设计交给了团队,CogSim机器学习团队,让他们对设计进行分析。他们确实发现它有更高的概率获得一个。因此,通过CogSim的模型,我们能够看到设计是否更健壮,就像我们去年遇到的一些问题。

沙希拉·哈桑(46:17):

谢谢你,安妮。现在我想我们还有时间再回答一两个问题,在我回到国家地理频道之前。

大卫·克兰德尔(46:23):

David Crandall,从能源部退休,我在那里工作了30年大部分时间都在研究核聚变和NIF。目标。08/08/21的目标,物理点火射击,被认为是你所射击过的最纯粹的目标。这个比较起来怎么样?

Michael Staterman (46:49):

是的。正如你提到的,2008年8月21日的目标可能是我们有过的最原始的炮弹。我们后来重新分析所有这些外壳的数据时了解到,它甚至比批处理中的其他外壳更有利。与那个相比,这个目标有大量的缺陷,特别是在更高的地方,它有大量的钨夹杂物。

沙希拉·哈桑(47:13):

好吧。现在是最后一个问题。

利尔登(47:21):

James Riordon,科学新闻杂志。所以这个实验的重点是寻找点火点,但你的大部分研究都集中在库存管理上,不是吗?在这种情况下,有多少比例是专门用于这种研究的?有多少是专门用于储备管理的?这些照片里有什么重要的信息可以用来储存管理吗?

马克·赫尔曼(47:50):

当然。我很乐意接这个电话。所以我们所做的点火工作是为了储备管理。我们的热核武器在我们的武器中有聚变点火。所以研究核聚变点火是我们为了支持储备管理项目所做的事情。此外,核聚变点火创造了这些非常极端的环境,我们在地球上没有其他方法可以进入。事实上,在这个实验中,这是有史以来第一次,我们能够把一些材料的样本放在非常接近这个强烈的中子爆发的地方,这些材料对我们未来在劳伦斯利弗莫尔进行的库存现代化工作很重要,然后看看它们对强烈的中子爆发有什么反应。所以我们实际上是在使用这些非常酷的科学实验的输出,我们也在试图理解这些实验,但我们也用它来测试管理应用的材料。

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至于你的另一个问题,粗略地说,我们在NIF上做的15%的实验是这种类型的间接驱动实验。我们还做了大约15%的其他类型的聚变实验,惯性约束聚变,但是使用不同的方法。剩下的部分研究材料在高压下的行为,并获得对模拟核武器很重要的数据,了解在非常复杂的环境和几何形状下辐射的行为,了解流体动力等离子体在高温下是如何混合的。所有这些都有助于我们对模拟工具进行基准测试,了解物质在这些极端条件下的行为,并增强我们对威慑力量的信心。

沙希拉·哈桑(49:37):

谢谢你!这里有个问题。

发言人二(49:42):

好的,谢谢你。我能问多少问题?

马克·赫尔曼(49:46):

你想要多少都可以。(听不清00:49:48)。

发言人二(49:47):

不。这真是令人兴奋。我的理解是,2021年的实验是一个有点出乎意料的结果,这真的是一个好消息,然后很难重复这个结果。那么它更像是目标吗?安妮提出了一些我没有意识到的东西激光脉冲的时间历史也很重要。第一个问题是什么更重要,时间历史还是目标?还有一个问题要问亚瑟,你要监测多少个数量级的中子通量才能得到完整的图像?

白永康(50:29):

我可以先回答最后一个问题。正如亚历克斯指出的,很多事情都必须发生,基本上都必须正确,这些实验才能真正达到非常非常高的产量和收益。所以我们必须建立我们的诊断来捕捉那个事件,但我们也必须建立诊断来捕捉更低的数量级,这样如果它不正确,我们就能了解发生了什么,失败的机制是什么,这样我们就能在未来修复它。现在,我想我们可以测量的动态范围大概是三阶左右。所以我们对如何建立诊断有了预测,我们试着去它上面和下面,以确保我们得到良好的测量。这是否回答了你的问题?

发言人二(51:11):

是的。

白永康(51:11):

是吗?

发言人二(51:11):

(听不清00:51:13)。

安妮·克里彻(51:13):

是啊,这样我就可以试试另一个了。所以在2021年8月8日或2021年8月8日的实验中,我们预测了大约一半的产量增长。我们得到了大约8倍的产量增长,我们预测大约4倍。原因是我们提高了胶囊的质量,就像之前提到的。所以进入拍摄前的预测,我们假设胶囊的质量是相同的,但有一些其他的设计改变。在那之后,我们做了一系列的实验,试图区分哪些是质量,哪些是其他的设计变化。这与两者之间的分裂是一致的。在那次实验之后,我们无法复制相同的胶囊质量,这是一个主要的驱动因素,因为这些缺陷极其难以建模和预测。这是提高性能和可预见性的主要动力。所以我们的想法是尝试设计我们的方法来绕过这些严格的要求。

52:19
你问题的另一部分是什么?

发言人二(52:21):

[听不清00:52:21]时间历史。(听不清00:52:22)。

安妮·克里彻(52:22):

时间历史。是的。谢谢。是的。谢谢你!所以在时间历史上,有不同形式的不对称,我正在谈论的这个,在九月和最近的这个实验之间所做的改变,是一个稍微不同的类型。这是一种内在的对称修正。在重复实验中,我们确实有两个实验,有一个异常的激光偏差,这是一个模式。这意味着,例如,如果激光在顶部和底部传递的不同,就会将内爆推向一个方向。所以一些没有设计或预期的东西确实影响了其中两个实验。 But ever since then, we’ve been quite good. And maybe JM can talk about the improvements made there, that that hasn’t been as big of an issue.

让-米歇尔·德·尼古拉(53:09):

是的。如果你愿意,我可以详细说明。我们基本上正在对我们所说的激光前端进行现代化改造,这是基于光纤技术的。NIF激光器在2001年首次低水平服役。这部分激光器已经有20年的历史了。你可以想象,在过去的20年里,电信行业发生了许多革命。因此,我们能够赶上并利用最新的技术来改善这种交付。

沙希拉·哈桑(53:44):

好吧。现在是最后一个问题。我想这里有一个。

詹姆斯·奥斯本(53:50):

詹姆斯·奥斯本,休斯顿纪事报。我想你们可能已经回答过这个问题了,但可能只是针对我们中的外行。那么,如果这次实验中蛋壳的质量不那么干净,那么是什么导致了这次你能够取得这个突破呢?你认为这是什么原因?

安妮·克里彻(54:12):

是的。所以我们在9月份拍摄的胶囊质量基本相同,所以这部分在两次实验中保持不变。九月份,我们达到了1.22兆焦耳。因此,能够以比2021年8月8日更差的胶囊质量再次实现百万焦耳的产量,这是第一站,这归因于激光能力的增强和更厚目标的设计更改。然后从9月到最近的实验,对输入条件的唯一改变就是改善了这种固有的低模不对称性。所以让内爆在进入时更加对称,你可以更好地将驱动能量与热等离子体结合起来。

沙希拉·哈桑(55:03):

好吧。我要感谢大家的到来,我要感谢赫尔曼博士和小组在经历了旋风式的一周后,抽出时间与我们分享这一惊人的成就。请再来一轮掌声。到此为止,我们的NIF新闻发布会就到此结束。谢谢你的到来。(听不清00:55:29)。

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