可控核聚變研究有出路

據美國趣味科學網站近日報道,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室正在進行一項等離子體線性實驗(PLX),旨在結合目前兩種核聚變方式之所長,實現可控的核聚變。

可控核聚變研究有出路

核聚變,即輕原子核(例如氘、氚)結合成較重原子核(例如氦)時放出巨大能量。因為化學是在分子、原子層次上研究物質性質,組成,結構與變化規律的科學,而核聚變是發生在原子核層面上的,所以核聚變不屬於化學變化。

可控核聚變研究有出路

熱核反應,或原子核的聚變反應,是當前很有前途的新能源。參與核反應的輕原子核,如氫(氕)、氘、氚、鋰等從熱運動獲得必要的動能而引起的聚變反應(參見核聚變)。熱核反應是氫彈爆炸的基礎,可在瞬間產生大量熱能,但尚無法加以利用。如能使熱核反應在一定約束區域內,根據人們的意圖有控制地產生與進行,即可實現受控熱核反應。這正是在進行試驗研究的重大課題。受控熱核反應是聚變反應堆的基礎。聚變反應堆一旦成功,則可能向人類提供最清潔而又是取之不盡的能源。

冷核聚變是指:在相對低溫(甚至常溫)下進行的核聚變反應,這種情況是針對自然界已知存在的熱核聚變(恆星內部熱核反應)而提出的一種概念性'假設',這種設想將極大的降低反應要求,只要能夠在較低溫度下讓核外電子擺脫原子核的束縛,或者在較高溫度下用高強度、高密度磁場阻擋中子或者讓中子定向輸出,就可以使用更普通更簡單的設備產生可控冷核聚變反應,同時也使聚核反應更安全。

可控核聚變研究有出路

在實現核聚變方面,目前有兩種主流方法。

其中一種叫做(等離子)磁約束,這也是所謂的託卡馬克核聚變反應堆所用的原理。託卡馬克核聚變反應堆利用強大的磁體,讓發生核聚變的原子在機器內形成的超高溫高密等離子體處於懸浮狀態,以維持其持續進行核聚變而不會逃逸。

可控核聚變研究有出路

第二種方法名為慣性約束。美國能源部下屬的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室內名為“國家點火實驗設施”(NIF)的機器就採用這種方法進行核聚變。從本質上講,NIF是一個龐大的系統,用於向含氫的微型燃料電池發射超強激光。當激光照射燃料時,氫的溫度會升高,被捕獲在燃料電池內部,隨之發生核聚變。


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