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研究发现硼砂家用清洁剂的主要成分硼颗粒可提升核聚变装置的反应效率

核聚变高新材料 原子核 硼颗粒 托卡马克
发布:2021-04-13 10:49:16     来源:新浪科技


 

美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)科学家领导的研究显示,硼砂家用清洁剂的主要成分硼颗粒可以涂覆被称为托卡马克的甜甜圈形等离子体装置内部组件,提高核聚变反应效率。

核聚变以等离子体的形式结合轻元素,形成由自由电子和原子核组成热的、带电的物质状态,在这个过程中可以产生大量的能量。科学家们正在寻求利用为太阳和恒星提供动力的核聚变,创造出几乎取之不尽用之不竭的电力供应。

研究人员发现,硼注入技术使其更容易在内部组件内衬有碳等轻元素的托卡姆克中产生可靠的高性能等离子体。该结果来自通用原子公司为能源部运营的DIII-D国家核聚变设施的实验。这项研究补充了以前在德国Garching的马克斯-普朗克等离子体物理研究所运行的轴向对称偏转实验升级(ASDEX-U)上进行的实验结果。这些实验表明,硼注入技术能够在内部涂有钨等金属的托卡马克中获得高性能等离子体。DIII-D和ASDEX-U实验共同提供了强有力的证据,证明硼注入技术将确保一系列聚变机具有良好的等离子体性能。

DIII-D实验还填补了一个缺失的信息,证实了注入技术会导致在托卡马克内部铺设硼层。硼层可以防止材料从内壁转移到等离子体中,使等离子体不受可能稀释主等离子体燃料的杂质影响。较少的杂质使等离子体更加稳定,减少了中断的频率。

注入技术可以补充甚至取代目前的铺硼技术,因为铺硼技术需要关闭托卡马克长达数天。那种被称为辉光放电硼化的技术也涉及有毒气体。硼粉法可以消除这些问题。如果你使用硼粉注射,你就不必中断一切,关闭托卡马克的磁线圈。另外,你也不用担心处理有毒气体。拥有这样的工具对于未来的核聚变装置来说可能是极其重要的。

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