Fraunhofer與LLNL合作啟動ICONIC-FL項目，加速邁向聚變能源商業化

近日據外媒報道，弗勞恩霍夫激光技術研究所（Fraunhofer ILT）與勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的科學家們，將聯手啟動“新一代慣性約束聚變激光器國際合作（ICONIC-FL）”項目，共同推動激光點火慣性聚變技術從實驗階段邁向工業應用。在這一新啟動的計劃中，合作方將整合其尖端的激光模擬技術，致力于開發能夠點燃聚變反應、并在7×24小時不間斷發電廠運行中實現最高效率的高能激光器。

鑒于此項事業要求對激光性能進行極為精準的預測，強大的計算機仿真在激光架構研發中發揮著核心作用。自勞倫斯利弗莫爾國家實驗室2022年實現聚變突破以來，該國家實驗室已多次證明點火物理原理的可行性，且能量產出持續提升。然而，單次點火不足以支撐未來發電廠的運行；此類電廠需達到每秒約15次的發射頻率。這就要求使用高效二極管泵浦固體激光器，其需具備每秒數十次的發射能力。

在建造國家點火裝置期間，現場專門設立了用于制造激光玻璃板的生產線

為此，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室與弗勞恩霍夫激光技術研究所正匯聚雙方互補的專業優勢，共同研發這類激光器。勞倫斯利弗莫爾國家實驗室貢獻數十年高能激光技術經驗，弗勞恩霍夫激光技術研究所則提供二極管泵浦固體激光器研發與工業級規?；膶I能力。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室聚變研究負責人Tammy Ma表示：從基礎研究到發電廠開發，需要快速、穩健地開發出強韌的新型激光系統。弗勞恩霍夫激光技術研究所在二極管泵浦激光器工業規?；矫娴膶I知識，對加速慣性聚變能源計劃至關重要。

ICONIC-FL項目合作方將對高能激光器的放大級進行盡可能精細的模擬，從而為后續設計奠定基礎。合作團隊重點關注系統的核心部件——激光放大器，因為在此類激光脈沖中，光子將傳遞數百萬焦耳的能量。用于此目的的激光介質由面積達40cm×40cm、厚度僅數毫米的多層激光玻璃或晶體板堆疊而成，工作時需通過透明冷卻介質進行散熱。這些放大板承受著巨大的熱負荷與光學應力。

弗勞恩霍夫激光技術研究所項目經理Johannes Weitenberg指出：（7×24小時）不間斷運行會導致熱效應、折射效應和像差，這些都可能扭曲激光束。即使是最微小的不可預測效應都可能引發嚴重后果，要么導致效率損失，要么直接造成光學元件損傷。因此，需要精確掌握每塊獨立放大板內部發生的物理過程，才能實現對復雜堆疊結構的精準模擬。

來自弗勞恩霍夫激光技術研究所和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的聚變研究人員

通過仿真驗證設計方案，合作雙方將同步降低技術風險與財務風險。在未來的發電廠設計中，當激光束路數量達到400條時，即使向批量生產過渡過程中最微小的疏漏也可能導致巨額成本損失。

弗勞恩霍夫學會研究與成果轉化執行副總裁Constantin Häfner教授強調：當前正處在聚變能源發展的決定性十年。要讓慣性聚變釋放全部潛力，就必須以絕不妥協的完美標準開發新型激光架構。