@ 2017.06.26 , 10:00

减速逃逸电子进一步推进了核聚变能量研究

核聚变能量具有不释放二氧化碳并提供清洁安全能量的潜力。然而,模拟太阳能过程是一个很难实现的任务。两位瑞典查尔姆斯理工大学的年轻等离子体物理学家让我们离可用核聚变反应堆又近了一步。他们的模型将引出更好的减速逃逸电子的方法。

要让原子结合需要高压和约1.5亿度的高温。但这样还不够,逃逸电子会在反应堆中造成严重破坏。在有望的托卡马克类型的反应堆中,有害的电场会危害整个过程。极端高能的电子会突然加速到极高的速度,足以摧毁反应堆外壁。

减速逃逸电子进一步推进了核聚变能量研究
credit: 煎蛋画师BC

博士生Linnea Hesslow 和Ola Embréus成功鉴定并减速了这些逃逸电子。他们与物理系导师Tünde Fülöp教授一起证实,通过以气体或者小球的形式注入所谓的重离子,能有效减速逃逸电子。例如,氖或者氩就可被用于“刹车”。

当电子与离子核心的高电荷碰撞时,他们就会遇到阻力并降低速度。大量的碰撞使得速度得以控制,从而聚变过程能继续下去。通过使用数学描述和等离子体模拟,是有可能预测电子能量及其在不同条件下的变化。

Linnea Hesslow说道:“当我们能有效减速逃逸电子时,我们就离可用聚变反应堆更近了一步。考虑到以可持续方式解决全球日益增长的能源需求的选择是如此之少,聚变能源非常激动人心,因其能以寻常的海水为燃料。”

该研究已发表在物理评论快报上。该成果也吸引了该研究领域的大量关注。在极短的时间内,24岁的Linnea Hesslow和25岁的Ola Embréus已经在大量国际会议上进行了报告,包括久负盛名的美国马里兰安纳波利斯举行的舍伍德聚变理论会议,其中他们是唯一来自欧洲的发言人。

虽然在过去50年里,聚变能源研究已经取得了巨大的进步,但仍然没有商业聚变能源电厂。现在,所有目光都聚焦于法国南部的国际热核实验反应堆(ITER)相关的国际研究合作。

Linnea Hesslow说道:“很多人都认为会成功的,但登上火星比实现聚变还要简单一些。你可以说我们在地球上尝试收割火星,这只是时间问题。但在地球上实现可控聚变却需要难以置信的高温,甚至比太阳中心的温度还要高。这就是为什么我希望能给予研究所需要的资源来及时解决这一能源问题。”

论文原文: DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.255001

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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