Fraunhofer与LLNL合作启动ICONIC-FL项目，加速迈向聚变能源商业化

近日据外媒报道，弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）与劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家们，将联手启动“新一代惯性约束聚变激光器国际合作（ICONIC-FL）”项目，共同推动激光点火惯性聚变技术从实验阶段迈向工业应用。在这一新启动的计划中，合作方将整合其尖端的激光模拟技术，致力于开发能够点燃聚变反应、并在7×24小时不间断发电厂运行中实现最高效率的高能激光器。

鉴于此项事业要求对激光性能进行极为精准的预测，强大的计算机仿真在激光架构研发中发挥着核心作用。自劳伦斯利弗莫尔国家实验室2022年实现聚变突破以来，该国家实验室已多次证明点火物理原理的可行性，且能量产出持续提升。然而，单次点火不足以支撑未来发电厂的运行；此类电厂需达到每秒约15次的发射频率。这就要求使用高效二极管泵浦固体激光器，其需具备每秒数十次的发射能力。

在建造国家点火装置期间，现场专门设立了用于制造激光玻璃板的生产线

为此，劳伦斯利弗莫尔国家实验室与弗劳恩霍夫激光技术研究所正汇聚双方互补的专业优势，共同研发这类激光器。劳伦斯利弗莫尔国家实验室贡献数十年高能激光技术经验，弗劳恩霍夫激光技术研究所则提供二极管泵浦固体激光器研发与工业级规模化的专业能力。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室聚变研究负责人Tammy Ma表示：从基础研究到发电厂开发，需要快速、稳健地开发出强韧的新型激光系统。弗劳恩霍夫激光技术研究所在二极管泵浦激光器工业规模化方面的专业知识，对加速惯性聚变能源计划至关重要。

ICONIC-FL项目合作方将对高能激光器的放大级进行尽可能精细的模拟，从而为后续设计奠定基础。合作团队重点关注系统的核心部件——激光放大器，因为在此类激光脉冲中，光子将传递数百万焦耳的能量。用于此目的的激光介质由面积达40cm×40cm、厚度仅数毫米的多层激光玻璃或晶体板堆叠而成，工作时需通过透明冷却介质进行散热。这些放大板承受着巨大的热负荷与光学应力。

弗劳恩霍夫激光技术研究所项目经理Johannes Weitenberg指出：（7×24小时）不间断运行会导致热效应、折射效应和像差，这些都可能扭曲激光束。即使是最微小的不可预测效应都可能引发严重后果，要么导致效率损失，要么直接造成光学元件损伤。因此，需要精确掌握每块独立放大板内部发生的物理过程，才能实现对复杂堆叠结构的精准模拟。

来自弗劳恩霍夫激光技术研究所和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的聚变研究人员

通过仿真验证设计方案，合作双方将同步降低技术风险与财务风险。在未来的发电厂设计中，当激光束路数量达到400条时，即使向批量生产过渡过程中最微小的疏漏也可能导致巨额成本损失。

弗劳恩霍夫学会研究与成果转化执行副总裁Constantin Häfner教授强调：当前正处在聚变能源发展的决定性十年。要让惯性聚变释放全部潜力，就必须以绝不妥协的完美标准开发新型激光架构。