物理學：新的模擬確認了等離子體裝置中，廢棄物去除過程的效率！
就像火產生灰燼一樣，聚變反應中輕元素的結合會產生最終干擾那些相同反應的物質。現在，美國能源部（DOE）普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL）的科學家已經發現證據表明，一種過程可以去除不需要的物質，並使融合過程在一種被稱為場反轉的融合設施中更有效。配置（FRC）設備。
在所有的聚變機器中，電子和原子核或離子在稱為等離子體的一種湯中旋轉。在為FRC提出的聚變過程中，氘和氦-3，氫和氦原子的核與每個中子結合，並在此過程中釋放出大量的能量。物理學家目前正在研究如何最好地將燃料顆粒捕獲在磁場中以最大化聚變反應的數量，同時防止機器壁上的能量粒子從磁性瓶中逸出。任何聚變能量實驗的目標是在地球上模擬太陽和恆星內的融合過程，以產生幾乎無限的能量。
FRC機器不同於甜甜圈形狀的託卡馬克和扭曲的，類似於油的仿星器，它們是目前世界各地聚變設施的首選設計。FRC在比託卡馬克更高的溫度下限制等離子體，但只需要一組形狀簡單的電磁線圈。此外，FRC不是在託卡馬克和仿星器中的圓形容器中，而是在兩個幾乎是線性的端點之間形成場，使得低功率FRC裝置可能適合作為用於航天器推進的聚變動力火箭發動機。
然而，最近PPPL的新研究暗示，通過正確的設計，FRC可以產生穩定的等離子體。而且由於預計FRC的PPPL變體產生的高能中子遠少於託卡馬克，因此這種類型的FRC反應堆需要較少的屏蔽來保護內部和周圍設備。
該研究始於五年前，當時本科生Matt Chu-Cheong和實驗室FRC實驗的首席研究員Samuel Cohen開始考慮如何去除假想的未來FRC反應堆中產生的灰分顆粒。他們的計算表明，不需要的顆粒會緩慢地遷移到將等離子體連接到容器材料表面的“刮除層”。進入和離開這個相對涼爽的區域，粒子會失去能量並減速，就像航天器可以通過浸入行星的大氣層來降低速度一樣。最終，顆粒將失去足夠的速度以保留在刮削層中並且被漏斗到排氣系統，該排氣系統將它們從等離子體中移除。
由於它們的高能量，顆粒將自動進入刮削層。“這是一種巧妙的方法，可以從核心中去除聚變產物，防止它們積聚，”埃裡克斯說，他是“等離子體物理學”一篇論文的主要作者，該論文嚴格審查了這些過程。
然而，埃文斯和科恩擔心，如果刮掉的層中的電子太冷，它們可能不會快速移動以捕獲離子並導致它們被移除。“如果電子移動得太慢，”科恩說，“他們無法跟上快離子，離子也不會感受到很大的阻力。”
埃文斯制定了一個假設，然後在國家能源研究科學計算中心（NERSC）的高性能計算機上進行了詳細的模擬，該中心是勞倫斯伯克利國家實驗室的DOE科學用戶設施辦公室。在假設的FRC機器的磁場中考慮的模擬和冷電子的影響產生了數據，表明FRC反應器中的灰分顆粒將從等離子體中除去，儘管比1960年預測的理論要慢。然而，預測的去除率足以排出灰離子並使它們在未來的FRC等離子體中不會干擾聚變反應。
結果非常令人鼓舞。埃文斯說：“我的主要反應是模擬結果的緩解，我們之前的估計是可以的，至少在這些模擬中我們沒有理由認為這個過程不起作用。”“換句話說，到目前為止，這麼好。”
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