核聚變更接近現(xiàn)實(shí)，科學(xué)家將密度限制突破了 10 倍

核聚變承諾通過(guò)類似于為太陽(yáng)提供動(dòng)力的過(guò)程提供幾乎無(wú)限的可持續(xù)能源，前提是可以首先解決一些相當(dāng)棘手和基本的物理問(wèn)題。

目前正在研究多種從原子中擠出能量的方法，每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。新的研究表明，我們可能很快就會(huì)找到一種方法來(lái)克服使用稱為托卡馬克的甜甜圈形隧道的過(guò)程中的一個(gè)主要障礙。

以前理論上認(rèn)為的托卡馬克聚變障礙，稱為格林沃爾德極限現(xiàn)在已經(jīng)粉碎了十倍，這要?dú)w功于威斯康星大學(xué)的一組研究人員的努力。

盡管這個(gè)極限背后的機(jī)制還不是很清楚，但經(jīng)驗(yàn)規(guī)則為托卡馬克加熱等離子體中的電子密度設(shè)定了上限。

擁有一種可靠的方法來(lái)突破這一極限意味著我們可以在托卡馬克聚變反應(yīng)堆的穩(wěn)定性和效率方面取得飛躍，使我們更接近核聚變可以成為實(shí)際的現(xiàn)實(shí)。

“這里展示的是托卡馬克實(shí)驗(yàn)，在穩(wěn)定條件下，電子密度超過(guò)格林沃爾德極限多達(dá)十倍，這是史無(wú)前例的，”寫研究人員在他們發(fā)表的論文中。

核聚變 - 迫使原子核聚集在一起釋放剩余能量 - 需要由構(gòu)成等離子體的帶電粒子的限制產(chǎn)生的強(qiáng)烈熱量。

托卡馬克是一種特定類型核聚變反應(yīng)堆，它使用電流驅(qū)動(dòng)等離子體穿過(guò)一個(gè)大的空心環(huán)的中心。在這種熾熱的帶電粒子混亂中的磁場(chǎng)有助于將其限制在有限的范圍內(nèi)，然而等離子體比類似的方法，并且對(duì)等離子體電子的密度有相當(dāng)嚴(yán)格的限制。更高的電子密度意味著更多的反應(yīng)和更多的能量.

該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，MST的兩個(gè)關(guān)鍵特性有助于全面突破這種密度的限制：其厚實(shí)的導(dǎo)電壁（用于穩(wěn)定操縱等離子體的磁場(chǎng)）及其電源，可以根據(jù)反饋進(jìn)行調(diào)整（同樣，對(duì)穩(wěn)定性至關(guān)重要）。

“最大密度似乎是由硬件限制設(shè)定的，而不是等離子體的不穩(wěn)定性，”寫研究人員。

這是托卡馬克聚變?cè)谧罱幌盗谐晒χ械挠忠淮蝿倮?。在過(guò)去的幾年里，科學(xué)家們一直很忙建造更大的反應(yīng)堆增加產(chǎn)生的能量從他們那里，以及達(dá)到更高的溫度以便發(fā)生反應(yīng)。

這并不意味著核聚變很快就會(huì)準(zhǔn)備好，這里有一些注意事項(xiàng)要討論。等離子體不像在聚變反應(yīng)中通常那樣在超高溫下運(yùn)行，因此這些實(shí)驗(yàn)需要在這方面擴(kuò)大規(guī)模。

這項(xiàng)新研究的作者有信心，科學(xué)家們將能夠弄清楚如何獲得這些結(jié)果在其他機(jī)器上– 盡管仍有工作要做，以準(zhǔn)確分析為什么這種特定設(shè)置效果如此之好。

“具體來(lái)說(shuō)，為什么MST能夠在高格林沃爾德分?jǐn)?shù)下運(yùn)行，以及這種能力可以在多大程度上擴(kuò)展到更高性能的設(shè)備，仍然存在問(wèn)題。寫研究人員。

該研究已發(fā)表在物理評(píng)論快報(bào).

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