粉末,而不是气体-一种更安全、更有效的方式在地球上创造恒星

时间:2019-12-29 17:11 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

粉末,而不是气体-一种更安全、更有效的方式在地球上创造恒星

托卡马克(tokamaks)是一种环形核聚变装置,其主要问题是如何保证用来进行核聚变反应的等离子体不含杂质,以免降低反应效率。现在,美国能源部(DOE)普林斯顿等离子物理实验室(PPPL)的科学家们发现,向等离子体中喷洒一种粉末可以帮助利用托卡马克装置内的超热气体产生热量来发电,而不会产生温室气体或长期的放射性废物。

聚变是一种驱动太阳和恒星的能量,它以等离子体的形式将轻元素结合在一起,等离子体是由自由电子和原子核组成的热荷态物质,能产生大量的能量。科学家们正试图在地球上复制核聚变,以提供几乎取之不尽的电力来发电。

“这个实验的主要目的是看看我们是否可以用一个粉末喷射器铺一层硼,”PPPL物理学家Robert Lunsford说,他是这篇报告核聚变结果的论文的第一作者。“到目前为止,实验似乎是成功的。”

硼可以防止一种被称为钨的元素从托卡马克壁中浸出进入等离子体,在那里它可以冷却等离子体粒子,降低聚变反应的效率。在等离子体表面涂上一层硼,这一过程被称为“硼化”。科学家们想要让等离子体尽可能的热——至少是太阳表面温度的10倍——以最大限度地进行聚变反应,从而产生电能。

使用粉末来提供硼化也比使用一种叫做二硼烷的硼化气体要安全得多。伦斯福德说:“二硼烷气体具有爆炸性,因此在爆炸过程中,每个人都必须离开托卡马克所在的大楼。”“另一方面,如果你能在等离子体中加入一些硼粉,那将会更容易处理。二硼烷气体是爆炸性和有毒的,而硼粉是惰性的。“这种新技术的侵入性更小,危险性也肯定更小。”

另一个优点是,虽然物理学家必须停止托卡马克的操作在硼气体过程中,硼粉可以添加到等离子体,而机器正在运行。这一特点很重要,因为要提供稳定的电力来源,未来的核聚变设施必须长时间不间断地运行。“这是一种实现稳态核聚变的方法,”伦斯福德说。“你可以添加更多的硼,而不必完全关闭机器。”

使用粉末滴管覆盖托卡马克的内表面还有其他原因。例如,研究人员发现,向等离子体中注入硼粉与向等离子体中注入氮气具有相同的效果——两种技术都增加了等离子体边缘的热量,从而增加了等离子体在磁场中的限制。

粉末滴注技术还为科学家们提供了一种制造低密度融合等离子体的简便方法,这一点很重要,因为低密度允许等离子体的不稳定性被磁脉冲抑制,这是一种相对简单的改进融合反应的方法。科学家们可以在任何时候使用粉末来制造低密度等离子体,而不是等待气体的硼化。用这种方法能够很容易地创造出大范围的等离子体条件,这将使物理学家能够更彻底地探索等离子体的行为。

在未来,伦斯福德和团队中的其他科学家希望进行实验,以确定这些材料被注入等离子体后的确切去向。物理学家目前假设粉流托卡马克室的顶部和底部,等离子体流一样,“但很有用的假设支持建模我们知道确切位置在托卡马克装置得到的硼层,”朗斯福德说。

当前位置:主页 > 物理知识 >

声明:本文杏鑫娱乐整理不代表个人观点,转载请注明原文,点击还能查看更多的文章;本文网址: http://www.kozbods.com/wuli/fmebsqt-yzgaqgyxdfszdqsczhx.html

围观: 次 | 责任编辑:杏鑫

延伸阅读

SEO关键字



回到顶部