離核聚變反應堆的實現又更近了,物理學家發現了這種新方法

離核聚變反應堆的實現又更近了,物理學家發現了這種新方法

在託卡馬克裝置內產生聚變反應的一個障礙是,在等離子體中產生有助於產生約束磁場的電流是在脈衝中發生的。這種沿託卡馬克中心向下運行的電磁鐵產生的脈衝,將使聚變能的穩態生成難以實現。為了解決這個問題,物理學家們開發了一種被稱為瞬態同軸螺旋度注入(CHI)的技術來產生非脈衝電流。

現在,美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)的物理學家法蒂瑪·埃布拉希米已經使用高分辨率計算機模擬來調查這項技術的實用性。模擬表明,CHI可以在更大、更強大的託卡馬克中持續產生電流,產生穩定的聚變等離子體。

“穩定是託卡馬克中任何電流驅動系統最重要的方面。”物理學家法蒂瑪·埃布拉希米說,“如果等離子體是穩定的,你就可以有更多的電流和更多的聚變,並且隨著時間的推移,這些都會持續下去。”

聚變是一種驅動太陽和恆星的能量,它是由等離子體(由自由電子和原子核組成的熱帶電物質狀態)形式的輕元素聚變,產生大量能量。科學家們正試圖在地球上覆制核聚變,以提供幾乎取之不盡的能量來發電。

在今天的託卡馬克裝置中,CHI技術取代了一種叫做螺線管的電磁鐵,螺線管可以產生感應電流。CHI通過自發地向等離子體中產生磁泡或等離子體產生臨界電流。新的高分辨率模擬證實,在未來的託卡馬克裝置中,穿過等離子體的等離子體列隊可以產生限制場的電流。模擬進一步表明,即使受到三維不穩定性的衝擊,等離子體團也將保持完整。

在未來,物理學家法蒂瑪·埃布拉希米計劃模擬CHI啟動,同時包括更多關於等離子體的物理,這將提供進一步優化過程的見解,並推動發展下一步的設備。

現在的消息是,這些模擬顯示,CHI是一種可靠的電流驅動技術,可以用於世界各地的核聚變設施,因為它們可以吸收更強的磁場。


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