正在阅读:另辟蹊径!等离子体喷枪“瞄准”可控核聚变
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

另辟蹊径!等离子体喷枪“瞄准”可控核聚变

来源:科技日报2019-11-06 09:17

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  位于洛斯阿拉莫斯国家实验室的等离子体线性实验装置(PLX)。图片来源:美国趣味科学网站

  通过把氢原子碰撞在一起,进而产生取之不尽、用之不竭的能量,还能实现零排放——这一核聚变过程,被视为能源生产领域的“圣杯”。但几十年来,这种想法一直都有几分痴人说梦的味道。

  世易时移,随着科技不断发展,在一项充满未来主义色彩的实验和几十支等离子体喷枪的加持下,如今,科学家们可能向获得可行的核聚变能迈进了一小步。据美国趣味科学网站近日报道,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室正在进行一项等离子体线性实验(PLX),旨在结合目前两种核聚变方式之所长,另辟蹊径,实现可控的核聚变。

  能源生产领域的“圣杯”

  核聚变的潜力在于,它能产生大量能量。因为每当两个氢原子聚变成氦时,它们中的一小部分物质就转化为巨大能量。

  聚变能具有资源无限、不污染环境、不产生高放射性核废料等优点,因此一直被视为能源生产领域的“圣杯”。我们赖以生存的太阳和其他恒星一样,就是一个天然的聚变反应堆,几十年来,人们一直在努力复制太阳的能量驱动过程。

  所谓知易行难!有关原理还是很简单的,但难在实施。核聚变的问题在于,迄今还没有人知道如何以有效的方式制造出这种能量。

  目前,世界上有很多氢聚变炸弹,它们可以在瞬间释放出全部能量,然后自我摧毁并毁灭周围的其他一切事物。而现有的核聚变反应堆用掉的能量比它们创造的能量还要多。至今还没有人成功创造出一种可控且持续的核聚变反应,使其释放的能量超过制造并控制核聚变反应的设施所消耗的能量。

  目前两种主流方法

  在实现核聚变方面,目前有两种主流方法。

  其中一种叫做(等离子)磁约束,这也是所谓的托卡马克核聚变反应堆所用的原理。托卡马克核聚变反应堆利用强大的磁体,让发生核聚变的原子在机器内形成的超高温高密等离子体处于悬浮状态,以维持其持续进行核聚变而不会逃逸。

  现在托卡马克核聚变反应堆中规模最大的要属国际热核聚变实验反应堆计划(ITER)。这座机器位于法国,重达2.3万吨,计划于2035年竣工。但英国广播公司在2017年的报道中指出,鉴于该项目一直面临延期和成本超支等问题,乐观预测其要到本世纪50年代才能竣工。

  英国《自然》杂志今年10月中旬报道,英国政府近日宣布,将投资两亿英镑(2.48亿美元)建造全球首个商用核聚变发电厂,希望到2040年实现核聚变能源生产的商业化。

  英国拟建的核聚变发电厂“能源生产用球形托卡马克”(STEP)也将采用托卡马克设计方式。不过,ITER的托卡马克是甜甜圈形状的装置;而STEP则将这些超热的气体置于更紧凑的苹果核形状的装置中。

  第二种方法名为惯性约束。美国能源部下属的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室内名为“国家点火实验设施”(NIF)的机器就采用这种方法进行核聚变。从本质上讲,NIF是一个庞大的系统,用于向含氢的微型燃料电池发射超强激光。当激光照射燃料时,氢的温度会升高,被捕获在燃料电池内部,随之发生核聚变。

  NIF具备可操作性,但它产生的能量并不比其消耗的能量多。

  PLX另辟蹊径

  据美国物理学会发布的一份声明称,PLX实验方法与上述两种方法略有不同。PLX使用磁体来限制氢,就像托卡马克核聚变反应堆一样,但让氢达到核聚变所需要的温度和压力的,是该装置球形室周围排列的等离子体喷枪喷射的等离子体热流,即该方法使用的是等离子体喷枪,而不像NIF那样使用激光。

  美国物理学会称,负责PLX项目的物理学家们利用已经安装就位的18支等离子体喷枪进行了一些初步实验。这些实验为研究人员提供了有关等离子热喷流在机器内发生碰撞时行动状态的初步数据。研究人员们表示,这些数据非常重要,因为在解释等离子体发生此类碰撞时的行动状态这一问题上,目前存在多种互相矛盾的理论模型。

  洛斯阿拉莫斯国家实验室称,研究小组希望明年初将剩余的18支等离子体喷枪安装到位,并在明年底利用全套36支等离子体喷枪进行实验。他们希望,PLX实验首创的这种方法可让科学家们制造出核聚变能量,并且其生产效率具备实用价值。(本报记者 刘 霞)

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 澳门轻轨举行通车仪式

  • 中国驻新使馆确认新西兰火山喷发涉两名中国公民

独家策划

推荐阅读
如今,西方政府层面的教育改革趋势主要体现为同质化、同步化、集权化、标准化、考试化。
2019-12-11 09:53
区块链标准化、效率、安全与隐私、创新应用、底层的密码技术支撑等方面,是学界和业界共同关注的问题。
2019-12-11 09:53
以此消除人们对人脸信息收集、存储、处理等使用规范欠缺导致的信息泄露的担忧,建立伦理规范引领行业健康可持续发展。
2019-12-11 09:53
杨长风在会上透露,今年底,北斗三号将完成所有中圆地球轨道卫星发射任务,北斗全球系统核心星座部署完成。
2019-12-11 09:36
国家航天局发布了高分七号首批22幅亚米级立体影像产品,包括北京首都机场、大兴机场、雁栖湖,安徽泾县,广东阳春市,山东菏泽等多个地区的正射影像图、立体核线影像、数字表面模型产品等。
2019-12-11 09:36
西藏那曲市,1965年,陈金水和同事们在海拔4800米的安多,一镐一镐平整出一个标准气象观测场,建成世界上海拔最高的安多气象站。
2019-12-11 09:33
虽然他们目前开发的铠甲为塑料材质,但具有3D打印不同材料的潜力,意味着该研究提出的设计原理有望应用于其他功能性原型的设计。
2019-12-11 09:33
在刊载于《科学》杂志的论文中,研究团队解决了量子技术中普遍存在的一个问题:噪音。
2019-12-11 09:33
不同“姿态”的螺旋光对应着不同信息通路的门锁,只有知道入射光束的螺旋姿态,才能够成功解码出锁中的全息信息,保护了信息传递的安全性。
2019-12-11 09:33
凭借过硬的技术积淀,研究院研发出的电解质隔膜片电导率和材料密度,均接近理论值。
2019-12-11 09:31
黑素瘤起源于黑素细胞,是一种恶性程度高、侵袭转移性强、预后极差的致死性皮肤疾病,晚期患者5年生存率不足5%。
2019-12-11 09:31
总之,语音社交平台的涌现,是我国数字经济蓬勃发展的一种表现,也是我国互联网商业模式和技术创新的新探索。
2019-12-11 09:30
据周玲透露,这个基因突变体库的插入位点,已经对全球玉米研究人员开放共享。
2019-12-11 09:30
但朱运峰认为,取血量越大得到的结果越稳定,一滴血中肿瘤信息很少,会导致检测数据波动较大。
2019-12-11 09:30
专家提醒,水痘可以经呼吸道传播,家长要注意让孩子勤洗手多喝水,防止感冒,不在封闭拥挤的空间久留,如果家里有水痘患者,要注意隔离。
2019-12-11 09:23
“断舍离”提倡一种“更少但更好”的生活方式,它主张我们要选择适合自己的、有用的,能让人在做决策时更理性。
2019-12-11 09:22
屏幕更大的手机,相应地就需要更大容量的电池,这种电池的容量一般在3800毫安时到4500毫安时之间,续航时间约为24个小时。
2019-12-11 09:22
之后两年,彭桓武照常参加学术委员会会议,每次都积极发言,给理论物理所提出了不少有价值的建议。
2019-12-11 09:35
在场聆听故事并发言的中科院数学与系统科学研究院博士生陶睿身边还带着本科时的教材《数学分析教程》。
2019-12-11 09:34
设立于上海的物流信息互通共享技术及应用国家工程实验室里,这些有趣的设备和技术透露着一个趋势:形形色色的高科技,正助力物流行业从容应对物流“高峰”的挑战。
2019-12-10 21:39
加载更多