新型等離子能量達兆電子伏特(MeV)級別 助攻核聚變

2020-11-23 電子發燒友

新型等離子能量達兆電子伏特（MeV）級別 助攻核聚變

佚名 發表於 2017-08-28 10:22:21

北京時間8月26日消息，在科學家的努力下，我們離用之不盡的清潔能源又近了一步。

科學家找到了一種生產等離子體燃料的新方法，由於其溫度夠高、密度夠大，可產生「大量」核聚變能量。雖然短期內仍無法通過核聚變為家庭和企業供能，但這種新型等離子體無疑是核聚變研究之路上的一座裡程碑。

核聚變被視作一種取之不盡、用之不竭的能源。太陽產生能量的方式就是核聚變。在極端高溫、磁場和壓力作用下，較輕元素的原子核可融合在一起，形成更重的元素，並在該過程中釋放出能量。

科學家找到了一種生產等離子體燃料的新方法，可產生大量核聚變能量。圖為麻省理工特製的託塔馬克Alcator C-Mod反應堆。

在極端高溫、磁場和壓力作用下，較輕元素的原子核可融合在一起，形成更重的元素，並在該過程中釋放出能量。

為讓該反應得以進行，需要將等離子態的超熱氣體置於高壓之下，這樣才能將原子「擠」在一起，強迫它們發生反應。

工程師在特製的反應堆中複製這一反應過程，使氫原子合併為氦原子，並對該過程中釋放的清潔能量進行利用，減小對化石能源的依賴，為讓該反應得以進行，需要將等離子態的超熱氣體置於高壓之下，這樣才能將原子「擠」在一起，強迫它們發生反應。

如今，麻省理工的研究人員研製出了一種新型等離子體，可增加反應釋放的能量。

在試驗中，這種新型等離子體使生成的微量離子能量達到了兆電子伏特（MeV）級別，比此前的實驗結果多出了一個數量級。

參與該研究的科學家之一約翰？萊特博士（Dr John Wright）指出：「這些能量與活躍的核聚變產物達到了同一範圍。如果能在不活躍的設備中（無需進行大量核聚變）製造出如此高能的離子，將對我們十分有利，因為這樣一來，我們就可以研究高能離子與核聚變產物相比有怎樣的表現，以及受控程度如何。」

在大多數反應堆中，等離子體由兩種離子構成：氚和氫，或者氚和氦-3，其中氚佔大多數，比例達95%。但科學家提出的新方法將離子種類增加到三種：氫離子、氚離子、以及微量氦-3離子。科學家將能量集中在氦-3上，由於該離子所佔密度較小，加熱後可獲得大量能量，使等離子體達到活躍核聚變產物的能量範圍。

在布魯塞爾等離子體物理實驗室的研究人員幫助下，科學家在麻省理工特製的託塔馬克Alcator C-Mod反應堆中對該等離子體進行了測試。結果取得了成功，從原理上證實該理論可行。歐洲聯合環狀反應堆（JET）的科學家也因此產生了興趣，想要重複測試結果。

萊特博士補充道：「歐洲聯合環狀反應堆的同行們很擅長識別高能粒子，因此他們可以對這些高能離子進行直接測定，證實它們確實存在。我們在兩大洲的兩臺儀器上分別驗證了這項基本理論，最終寫成了一篇言之有力的論文。」

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