核聚變更接近現(xiàn)實(shí)，科學(xué)家將密度限制突破了 10 倍

核聚變承諾通過類似于為太陽提供動(dòng)力的過程提供幾乎無限的可持續(xù)能源，前提是可以首先解決一些相當(dāng)棘手和基本的物理問題。

目前正在研究多種從原子中擠出能量的方法，每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。新的研究表明，我們可能很快就會(huì)找到一種方法來克服使用稱為托卡馬克的甜甜圈形隧道的過程中的一個(gè)主要障礙。

以前理論上認(rèn)為的托卡馬克聚變障礙，稱為格林沃爾德極限現(xiàn)在已經(jīng)粉碎了十倍，這要?dú)w功于威斯康星大學(xué)的一組研究人員的努力。

盡管這個(gè)極限背后的機(jī)制還不是很清楚，但經(jīng)驗(yàn)規(guī)則為托卡馬克加熱等離子體中的電子密度設(shè)定了上限。

擁有一種可靠的方法來突破這一極限意味著我們可以在托卡馬克聚變反應(yīng)堆的穩(wěn)定性和效率方面取得飛躍，使我們更接近核聚變可以成為實(shí)際的現(xiàn)實(shí)。

“這里展示的是托卡馬克實(shí)驗(yàn)，在穩(wěn)定條件下，電子密度超過格林沃爾德極限多達(dá)十倍，這是史無前例的，”寫研究人員在他們發(fā)表的論文中。

核聚變 - 迫使原子核聚集在一起釋放剩余能量 - 需要由構(gòu)成等離子體的帶電粒子的限制產(chǎn)生的強(qiáng)烈熱量。

托卡馬克是一種特定類型核聚變反應(yīng)堆，它使用電流驅(qū)動(dòng)等離子體穿過一個(gè)大的空心環(huán)的中心。在這種熾熱的帶電粒子混亂中的磁場有助于將其限制在有限的范圍內(nèi)，然而等離子體比類似的方法，并且對(duì)等離子體電子的密度有相當(dāng)嚴(yán)格的限制。更高的電子密度意味著更多的反應(yīng)和更多的能量.

該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，MST的兩個(gè)關(guān)鍵特性有助于全面突破這種密度的限制：其厚實(shí)的導(dǎo)電壁（用于穩(wěn)定操縱等離子體的磁場）及其電源，可以根據(jù)反饋進(jìn)行調(diào)整（同樣，對(duì)穩(wěn)定性至關(guān)重要）。

“最大密度似乎是由硬件限制設(shè)定的，而不是等離子體的不穩(wěn)定性，”寫研究人員。

這是托卡馬克聚變在最近一系列成功中的又一次勝利。在過去的幾年里，科學(xué)家們一直很忙建造更大的反應(yīng)堆增加產(chǎn)生的能量從他們那里，以及達(dá)到更高的溫度以便發(fā)生反應(yīng)。

這并不意味著核聚變很快就會(huì)準(zhǔn)備好，這里有一些注意事項(xiàng)要討論。等離子體不像在聚變反應(yīng)中通常那樣在超高溫下運(yùn)行，因此這些實(shí)驗(yàn)需要在這方面擴(kuò)大規(guī)模。

這項(xiàng)新研究的作者有信心，科學(xué)家們將能夠弄清楚如何獲得這些結(jié)果在其他機(jī)器上– 盡管仍有工作要做，以準(zhǔn)確分析為什么這種特定設(shè)置效果如此之好。

“具體來說，為什么MST能夠在高格林沃爾德分?jǐn)?shù)下運(yùn)行，以及這種能力可以在多大程度上擴(kuò)展到更高性能的設(shè)備，仍然存在問題。寫研究人員。

該研究已發(fā)表在物理評(píng)論快報(bào).

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