為實現「受控核聚變」的雄心，磁慣性聚變實驗即將開啟！

2020-10-18 博科園

洛斯阿拉莫斯國家實驗室的等離子內襯實驗(PLX)組裝工作正在順利進行，36支等離子槍中的18支正在運行中，這是一種實現受控核聚變的雄心勃勃方法(圖2)。等離子槍安裝在球形腔體上，向內發射電離氣體的超音速射流，以壓縮和加熱作為聚變燃料的中心氣體靶標。同時，用目前安裝的等離子槍進行實驗為創建碰撞等離子體射流模擬提供了基礎數據，這對於理解和開發其他受控聚變方案至關重要。

大多數聚變實驗要麼採用磁約束(依靠強大的磁場來容納聚變等離子體)，要麼採用慣性約束(利用熱和壓縮來創造聚變條件)。等離子內襯實驗(PLX)機器結合了磁約束聚變方案(例如託卡馬克)和慣性約束機器(如國家點火設施(NIF))的各個方面。雖然混合方法在技術上不如純磁或慣性約束概念成熟，但它可能提供一條更便宜、更不複雜的聚變反應堆發展道路。像託卡馬克一樣，燃料等離子體被磁化，以幫助減輕粒子和熱能的損失。

  • （博科園圖示）超音速射流從7個等離子槍發射碰撞在PLX測試發射，除了調試機器之外，這些實驗還提供了驗證碰撞等離子體模型的數據，這些模型對天體物理學、航空學和各種受控聚變方案都很重要。圖片：Los Alamos National Laboratory

像慣性約束機器一樣，一個沉重的內爆外殼(等離子體襯裡)快速壓縮和加熱燃料，以達到聚變條件。而不是NIF的高功率雷射陣列驅動一個固體膠囊，等離子內襯實驗(PLX)依賴於從等離子槍發射的超音速等離子射流。等離子內襯實驗(PLX)還有一個額外優勢：因為聚變燃料和襯裡最初是作為氣體注入，而且等離子槍位於相對遠離內爆燃料的地方，所以機器可以快速發射，而不會損壞機器部件或需要更換昂貴的機械加工靶材。

該實驗室實驗物理小組的科學家塞繆爾·蘭登多夫(Samuel Langendorf)博士說：我們今年將進行實驗，研究安裝了18支等離子槍的半球形襯墊的形成，也希望在2020年初完成其餘18支等離子槍的安裝，並在2020年底前進行全球形實驗。這將使科學家能夠測量襯墊衝壓對停滯的比例以及襯墊均勻性，這是衡量襯墊性能的重要指標。在其部分完成的狀態下，等離子內襯實驗(PLX)的等離子槍在Tom Byvank博士正在進行關於碰撞等離子體的研究中被證明是有用的(圖4)。

  • （博科園圖示）洛斯阿拉莫斯國家實驗室將組成等離子體襯裡實驗的36個超音速等離子射流中的一半已經安裝完畢。剩餘的正在被安裝，安裝完後全球形等離子體襯裡實驗將在2020年底開始。圖片：Los Alamos National Laboratory

不同的模型顯示了涉及多個等離子體碰撞模擬的差異，對這些等離子體的實驗觀察有助於驗證對理解天體物理學、空氣動力學和各種等離子體聚變機中遇到的高能量密度、超音速等離子體非常重要的模擬，包括等離子內襯實驗(PLX)磁慣性聚變方法，可能還包括像國家點火裝置這樣的慣性約束設計。

博科園｜研究/來自：美國物理學會

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