惯性聚变能简介

将激光、X 射线或离子束快速沉积至微球面靶丸(内充DT燃料)的表面，压缩靶丸并产生微爆炸，如果驱动器的效率与靶增益之积远大于1，将产具有商业价值的电能输出，从而真正解决人类的能源危机。

由于靶丸必须向心压缩至很高的密度，出现DT聚变，因此需要很高的压缩对称性才能获得足够高的靶增益。

压缩过程通常有两种方案，第一种是间接驱动，用激光束或离子束与黑腔靶壁的高Z材料相互作用，产生围绕靶丸的X射线，从而使靶丸获得均匀的能量沉积，基于该方案的有Nova(美)、NIF装置(美)、LMJ装置(法)等。间接驱动方案的优点是降低了对驱动源的辐照均匀性要求，但是物理过程多而复杂，束靶能量耦合效率低(辐射输运效率10%~20%，体力学效率<15%)，因此增益也低。

第二种是直接驱动方案，他是将激光束或离子束直接、均匀地辐照聚变靶丸，以获得高的束靶能量耦合效率，直接驱动方案的技术挑战是驱动束的均匀辐照以及随后的流体不稳定性控制。直接驱动的优点是物理过程简单，避免了黑腔等离子体的有关问题，束靶能量耦合效率高(吸收效率70%~90%，流体力学效率约10%，总效率可达到7%~9%，比间接驱动的效率高3~6倍左右)，可获高的靶增益，但是直接驱动要求驱动源具有非常好的束均匀性，而且还要求脉冲前沿也要平滑，以防止靶丸表面产生调制并导致流体不稳定性增长。

限制条件

英国科学家劳逊提出的判据：a.1亿度左右的温度；b.足够高的粒子密度，并维持一定时间。

原理

等离子体超高温膨胀，需要一定时间。（克服惯性加速以及膨胀分离）如果能在这超短的时间之内完成聚变反应，问题就将迎刃而解。

激光具有功率高，脉冲短的优势，在等离子体来不及飞散之前，即完成加热、聚合燃烧等全过程聚变反应。

惯性聚变能激光驱动器的顶层技术指标

惯性聚变能主要包括以下单元部件或过程：1) 驱动器，括总能量、效率、重复率、可靠性、束匀滑、波长、时间波形等技术要求；2) 终端光学组件；3) 靶室结构及靶丸制造与注入；4) 高增益靶相关物理。

IFE对激光驱动器的顶层技术指标要求

惯性聚变能激光驱动器技术

ICF激光驱动器是基于灯抽运钕玻璃技术发展起来的单发次运行的高峰值功率、高能量固体激光器，发展历程可追溯至20世纪70年代。目前 IFE 激光驱动器主要集中于两类器件：电子束抽运的KrF气体激光驱动器和DPSSL 驱动器，它们各有优缺点，都可能达到IFE对驱动器的技术要求，近几年得到了平行发展。

KrF激光驱动器

KrF气体激光器的248nm波长非常有利于直接驱动方案，获得高的束靶耦合效率。而且KrF气体激光器还具有光束非常均匀的特点(气体激光器的本征特性)，光束均匀性比现有的短波长玻璃固体激光器的光束均匀性要好一个数量级以上。另外，KrF激光器的带宽为1~3THz，可方地用于诱发空间非相干性(ISI)技术的束匀滑；增益介质为气体，非线性效应大大降低。虽然 KrF激光驱动器针对直接驱动方案表现了一定的优势，但是它仍然面临一系列的技术挑战，主要是重复率、可靠性(寿命)以及效率。

DPSSL激光驱动器

DPSSL（激光二极管抽运的固体激光器）是另一种实现IFE驱动器的技术途径，所以选择DPSSL，是因为其可以实现重复频率运行以及较低的热产额，为惯性聚变能源(IFE)驱动器研究的重要技术途径。固体激光器20多年来已在ICF领域扮演重要的角色，特别是预期将要在NIF上同时演示间接驱动(1~10倍靶增益)和直接驱动(应该更高)，而激二极管抽运又可以实现重复频率运转以及低的热产额。IFE驱动器高效率、重复频率、大能量、高可靠性、宽光谱带的需求带动了诸多DPSSL 关键技术的发展。