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硼粉能讓核融合實驗設備“托卡馬克”更加穩定

文章出處:    責任編輯:    發布時間:2020-02-11 15:09:14    點擊數:0   【
[導讀]:核融合是太陽及宇宙中所有恒星能量的來源,穩定時幾乎可無限提供能量,因此科學家一直嘗試當地球上復制核融合反應,希望能獲取用之不竭的電力供應。最近科學家找到一種能讓核融合實驗設備“托卡馬克”更加穩定的方法──只需要往電漿中添入惰性硼粉。

核融合是太陽及宇宙中所有恒星能量的來源,穩定時幾乎可無限提供能量,因此科學家一直嘗試當地球上復制核融合反應,希望能獲取用之不竭的電力供應。最近科學家找到一種能讓核融合實驗設備“托卡馬克”更加穩定的方法──只需要往電漿中添入惰性硼粉

托卡馬克(Tokamak,又稱環磁機)是目前受控核融合中被研究最多的設備之一,它看起來像個超巨大甜甜圈,利用外部纏繞的龐大線圈產生之磁場約束電漿(完全電離的氣體)、并盡可能使其與外界隔熱,然后通過中性束、離子回旋共振、電子回旋共振等各種方式將電漿加熱至上億度,進而產生龐大能量。

然而托卡馬克技術目前最大的問題,在于電漿可能與托卡馬克內墻的鎢元素混合導致冷卻,不只降低核融合效率,對反應爐本身來說也是危險因素。雖然硼涂層有助于保持電漿處于穩定反應狀態,但現有方法依然不安全,科學家需先停止托卡馬克設備,然后引入有毒的乙硼烷氣體(由硼和易爆的氫氣制成),且這段過程所有人都必須遠離設備。

硼粉

現在,普林斯頓大學電漿物理實驗室(PPPL)團隊找到了更安全的解決方法──硼粉粉末。研究人員表示,由于硼粉是惰性的,即不容易與其他物質發生反應,所以能在托卡馬克設備運行的同時混入電漿中,幫助維持設備內的溫度、讓電漿保持穩定并避免電漿擦刮設備內側管壁。

在團隊實驗中,確認硼粉能幫助科學家開發更受控的低密度電漿,這能通過磁脈沖抑制電漿的不穩定性,對于需要長時間維持運轉的核融合反應設備來說相當重要;與當前具有潛在爆炸危險的乙硼烷氣體相比,粉末更安全、成本也更低。

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