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硼粉能让核融合实验设备“托卡马克”更加稳定

文章出处:    责任编辑:    发布时间:2020-02-11 15:09:14    点击数:0   【
[导读]:核融合是太阳及宇宙中所有恒星能量的来源,稳定时几乎可无限提供能量,因此科学家一直尝试当地球上复制核融合反应,希望能获取用之不竭的电力供应。最近科学家找到一种能让核融合实验设备“托卡马克”更加稳定的方法──只需要往电浆中添入惰性硼粉。

核融合是太阳及宇宙中所有恒星能量的来源,稳定时几乎可无限提供能量,因此科学家一直尝试当地球上复制核融合反应,希望能获取用之不竭的电力供应。最近科学家找到一种能让核融合实验设备“托卡马克”更加稳定的方法──只需要往电浆中添入惰性硼粉

托卡马克(Tokamak,又称环磁机)是目前受控核融合中被研究最多的设备之一,它看起来像个超巨大甜甜圈,利用外部缠绕的庞大线圈产生之磁场约束电浆(完全电离的气体)、并尽可能使其与外界隔热,然后通过中性束、离子回旋共振、电子回旋共振等各种方式将电浆加热至上亿度,进而产生庞大能量。

然而托卡马克技术目前最大的问题,在于电浆可能与托卡马克内墙的钨元素混合导致冷却,不只降低核融合效率,对反应炉本身来说也是危险因素。虽然硼涂层有助于保持电浆处于稳定反应状态,但现有方法依然不安全,科学家需先停止托卡马克设备,然后引入有毒的乙硼烷气体(由硼和易爆的氢气制成),且这段过程所有人都必须远离设备。

硼粉

现在,普林斯顿大学电浆物理实验室(PPPL)团队找到了更安全的解决方法──硼粉粉末。研究人员表示,由于硼粉是惰性的,即不容易与其他物质发生反应,所以能在托卡马克设备运行的同时混入电浆中,帮助维持设备内的温度、让电浆保持稳定并避免电浆擦刮设备内侧管壁。

在团队实验中,确认硼粉能帮助科学家开发更受控的低密度电浆,这能通过磁脉冲抑制电浆的不稳定性,对于需要长时间维持运转的核融合反应设备来说相当重要;与当前具有潜在爆炸危险的乙硼烷气体相比,粉末更安全、成本也更低。

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