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科学家研制新型等离子体增加释放能量,助攻核聚变

2017-8-26 12:09:54来源:新浪科技作者:叶子责编:弥尘 评论:

在科学家的努力下,我们离用之不尽的清洁能源又近了一步。科学家找到了一种生产等离子体燃料的新方法,由于其温度够高、密度够大,可产生“大量”核聚变能量。虽然短期内仍无法通过核聚变为家庭和企业供能,但这种新型等离子体无疑是核聚变研究之路上的一座里程碑。

核聚变被视作一种取之不尽、用之不竭的能源。太阳产生能量的方式就是核聚变。在极端高温、磁场和压力作用下,较轻元素的原子核可融合在一起,形成更重的元素,并在该过程中释放出能量。

为让该反应得以进行,需要将等离子态的超热气体置于高压之下,这样才能将原子“挤”在一起,强迫它们发生反应。

工程师在特制的反应堆中复制这一反应过程,使氢原子合并为氦原子,并对该过程中释放的清洁能量进行利用,减小对化石能源的依赖,为让该反应得以进行,需要将等离子态的超热气体置于高压之下,这样才能将原子“挤”在一起,强迫它们发生反应。

如今,麻省理工的研究人员研制出了一种新型等离子体,可增加反应释放的能量。在试验中,这种新型等离子体使生成的微量离子能量达到了兆电子伏特(MeV)级别,比此前的实验结果多出了一个数量级。

参与该研究的科学家之一约翰莱特博士指出:“这些能量与活跃的核聚变产物达到了同一范围。如果能在不活跃的设备中(无需进行大量核聚变)制造出如此高能的离子,将对我们十分有利,因为这样一来,我们就可以研究高能离子与核聚变产物相比有怎样的表现,以及受控程度如何。”

在大多数反应堆中,等离子体由两种离子构成:氚和氢,或者氚和氦-3,其中氚占大多数,比例达95%。但科学家提出的新方法将离子种类增加到三种:氢离子、氚离子、以及微量氦-3离子。科学家将能量集中在氦-3上,由于该离子所占密度较小,加热后可获得大量能量,使等离子体达到活跃核聚变产物的能量范围。

在布鲁塞尔等离子体物理实验室的研究人员帮助下,科学家在麻省理工特制的托塔马克Alcator C-Mod反应堆中对该等离子体进行了测试。结果取得了成功,从原理上证实该理论可行。欧洲联合环状反应堆(JET)的科学家也因此产生了兴趣,想要重复测试结果。

莱特博士补充道:“欧洲联合环状反应堆的同行们很擅长识别高能粒子,因此他们可以对这些高能离子进行直接测定,证实它们确实存在。我们在两大洲的两台仪器上分别验证了这项基本理论,最终写成了一篇言之有力的论文。”

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