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瑞士洛桑联邦理工学院发现新型等离子体辐射,助力托卡马克聚变反应堆性能提升

2025-06-06 08:10     来源:中国核技术网     瑞士洛桑联邦理工学院 等离子体辐射 托卡马克聚变反应堆

据报道,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)研究人员取得一项重要发现,找到一种新型等离子体辐射,有望防止托卡马克聚变反应堆过热,还能帮助散发多余热量,进而可能提升反应堆性能。

此次发现的名为X点靶散热器(XPTR)的技术,为解决未来聚变电站面临的关键挑战提供了新思路。“降低偏滤器的热负荷是未来聚变电站面临的一个关键挑战。”研究人员之一肯尼斯·李(Kenneth Lee)在接受Phys.org采访时表示。他进一步补充道:“一种很有前景的方法是X点辐射器,它会在X点附近耗散等离子体能量,但由于其靠近核心,其可扩展性尚不确定。我们通过实验研究了沿偏滤器通道添加次级X点的效果,以扩大操作范围并保持核心等离子体约束——这一概念被称为X点靶偏滤器。”

核聚变是两个轻原子(比如氢)结合成一个重原子(比如氦)的过程,该过程会释放出巨大能量,如同太阳产生能量的方式。为将核聚变技术应用于地球,科学家们正努力将其复制为一种清洁、强大的电力来源,且不排放温室气体。托卡马克反应堆作为一种潜在解决方案,利用环形强磁场捕获并加热一种名为等离子体的高温气体。这种等离子体温度极高,其行为如同带电流体,若能使其保持足够长时间且稳定,就会发生聚变。

然而,聚变过程会释放大量热量,部分热量泄漏后会撞击托卡马克内壁,尤其是偏滤器区域。偏滤器是排出多余等离子体和热量的地方,长期受热会损坏反应堆,影响其稳定运行。

洛桑联邦理工学院团队可能找到了减少托卡马克内壁热负荷的变通方法。通常,X点是托卡马克装置底部附近磁场中磁力线汇聚的位置,等离子体在此处被引导排出。在新设计中,研究团队在等离子体出口通道更深处添加了第二个X点。这一额外的X点能使热量更均匀地从反应堆核心散发出去,减少对反应堆的损害,同时保持等离子体稳定,这对于减少反应堆最脆弱部位的热量至关重要。



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