可控核聚變

2022-10-12 09:36:03 字數 1774 閱讀 9385

利弗莫爾市研究人員啟動了一項可以實現點火的緊急計畫——即生成乙個可自我維持的核聚變反應堆,並製造出點火時所需的龐大能量。

在每次雷射射擊中,八組光線在四組放大鏡之間來回**並使能量增加至2萬倍。精心設計的放大鏡陣列將使176束光線圍繞球形反應室的各個方向;然後最後一組光學鏡片將會把紅外光變成紫外線(uv),並把它們集中到反應堆中心針尖大小的乙個點上。

1053nm飛秒雷射

飛秒雷射(intralase)是一種近紅外光,它的波長是1053nm,由於它神奇的特性,又被叫做『神奇之光』。它是人類目前在實驗條件下能夠獲得的最短脈衝,它的精確性是±5微公尺;它還具有非常高的瞬間功率,它的瞬間功率可達百萬億瓦,比目前全世界的發電總功率還要多出上百倍;飛秒雷射還具有精確的靶向聚焦定位特點,能夠聚焦到比頭髮絲的直徑還要小的多的超細微空間區域;物質在飛秒雷射的作用下會產生非常奇特的現象,氣態的物質、液態的物質、固態的物質瞬間都會變成等離子體;用飛秒雷射進行手術,沒有熱效應和衝擊波,在整個過程中都不會有組織損傷。

ife任何專案的關鍵元素都是燃料膠囊—— 一種大小與幹胡椒相仿的用來盛放冷凍氘和氚(氫的同位素,是核聚變的燃料)的塑料球體。這種被放在反應室**的塑料膠囊被來自雷射脈衝的極高溫氣化後,會產生一種向內破裂的力量,把燃料擠壓到鉛密度的100倍,並將其加熱到1億開爾文攝氏度,這一溫度足以為核聚變點火。

點火途徑

無論人類利用這其中哪一種能源,歸根結底都是在利用太陽能,而太陽的能量則是**於核聚變,因此,人類如果掌握了有序地釋放核聚變的能量的辦法,就等於掌握了太陽

把乙個氘原子核用加速器加速後和乙個氚原子核以極高的速度碰撞,兩個原子核發生了融合,形成乙個新的原子核——氦外加乙個自由中子,在這個過程中釋放出了17.6兆電子伏的能量。這就是太陽持續45億年發光發熱的原理。

第一步,作為反應體的混合氣必須被加熱到等離子態

這個時候,需要大約10萬攝氏度的溫度

使得布朗運動達到乙個瘋狂的水平,要使原子核達到這種執行狀態,需要上億攝氏度的溫度。然後就簡單了

經過一段時間,反應體已經不需要外來能源的加熱,核聚變的溫度足夠使得原子核繼續發生聚變。

看起來很簡單是吧,只有乙個問題,你把這個高達上億攝氏度的反應體放在**呢?

我們就用物理的試驗一下。早在50年前,兩種約束高溫反應體的理論就產生了,一種是慣性約束。這一方法把幾毫克的氘和氚的混合氣體裝入直徑約幾公釐的小球內,然後從外面均勻射入雷射束或粒子束,球面內層因而向內擠壓。

球內氣體受到擠壓,壓力公升高,溫度也急劇公升高,當溫度達到需要的點火溫度時,球內氣體發生**,產生大量熱能。這樣的**每秒鐘發生三四次,並持續不斷地進行下去,釋放出的能量就可以達到百萬千瓦級的水平。這一理論的奠基人之一就是我國著名科學家王淦昌。

另一種就是磁力約束,由於原子核是帶正電的,那麼我的磁場只要足夠強大

蘇聯科學家塔姆和薩哈羅夫提出的這種方法相對於慣性約束,世界受控核聚變研究,主要集中在這個領域上。

原理上雖然就這麼簡單,但是現有的雷射束或粒子束所能達到的功率,離需要的還差幾十倍、甚至幾百倍,加上其他種種技術上的問題,使慣性約束核聚變仍是可望而不可及的。

2023年歐洲的聯合環實現了核聚變史上第一次氘-氚執行實驗,使用6:1的氘氚混合燃料,受控核聚變反應持續了2秒鐘,獲得了0.17萬千瓦輸出功率

很有可能,她就是人類解決能源問題的「道路」。如果iter能成功,下一步就是利用iter的技術,設計和建造示範商用堆,

實際上我認為慣性約束的思想很聰明,它實際上就是用很多小型的非受控核聚變實現總體的受控核聚變,它的結構要比磁性約束簡單很多,

利用這一原理,人們創造了兩項托卡馬克執行的世界記錄:

獲得超過400秒的兩千萬度高引數偏濾器等離子體;獲得穩定重複超過30秒的高約束等離子體放電。

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