通往无限清洁能源:受控核聚变装置内温度超过太阳核心两

10-29 00:06:55   来源:   评论: 点击:

近日美国麻省理工学院的工程师和科学家们在这一指标上实现了创纪录的压力值,从而将受控核聚变技术朝着实用化的方向又推进了一步 很多专家将

近日美国麻省理工学院的工程师和科学家们在这一指标上实现了创纪录的压力值,从而将受控核聚变技术朝着实用化的方向又推进了一步

很多专家将核聚变视作人类未来清洁能源的重要来源,这也是恒星能量的来源

很多专家将核聚变视作人类未来清洁能源的重要来源,这也是恒星能量的来源。托卡马克装置利用极高温度,强大磁场和压力环境,使较轻元素的原子核结合而成为质量更大的元素,并在这一过程中释放出巨大的能量。

通过将这种恒星内部产热的过程放置在一个经过特殊设计的反应容器内进行,工程师们能够让氢原子发生核聚变并产生氦原子。人们希望能够采集在此过程中产生的巨大能量。这一前景将有望让人类最终摆脱对于化石燃料的依赖。为了让核聚变反应能够发生,容器内的超高温气体——严格来说是等离子体必须被施加巨大压力,这将强迫氢原子之间互相靠近并最终诱发核聚变反映。

近期,在美国麻省理工学院等离子体科学与聚变中心开展的实验中,工程师们成功地让容器内等离子体的压强达到了两个大气压水平,比此前的记录提升了15%。

研究人员在麻省理工学院的Alcator-C Mod托卡马克核聚变研究装置内实现了这一新纪录,该装置借助极其强大的磁场来实现对高温等离子体的约束。在实验中,研究组成功让实验压力维持在大约2.05个大气压,大致相当于地球上海面下10米深处的水压强度,而实验期间容器内的温度则超过了3500万摄氏度,几乎超过了太阳核心温度的两倍。

根据《麻省理工新闻》(MIT News)报道,反应容器内的条件使其在每立方米的空间体积内每秒会发生上百万亿次核聚变反应。美国普林斯顿大学等离子体物理实验室前任副主管戴尔·美德(Dale Meade)指出:“这是一项了不起的成就。这一创纪录的等离子体压力数值表明,强磁场约束技术有可能将是未来人类最终实现实用核聚变产能技术的一种有吸引力的方式。”

研究组于近日,在日本京都召开的国际原子能机构核聚变会议上报告了这项进展的有关消息。除了等离子体压力方面的技术挑战之外,实用核聚变技术还面临着让反应本身发生就将需要消耗巨大能量的难题。产生那些超高温等离子体,以便使其产生强大压力促进磁约束条件下核聚变反应的发生将需要耗费数以百万计的电力,这样的能量消耗远远超过了当前的核聚变实验装置本身能够产生的能量,得不偿失。为了让核聚变发电在经济上可接受,其电能产出必须极大地超过其发电过程本身的电力消耗,否则将是不可接受的。

除了美国之外,世界上其他国家的科学家和工程师们也正全力以赴朝着可控核聚变的目标前行,比如世界多个国家目前正在法国建造国际核聚变装置(ITER),一旦建成,这一世界最大规模的托卡马克装置将是麻省理工装置规模的800倍以上,科学家们希望这将会大大推进这一领域的技术发展。按照设计,在建成并投入运行后,该装置压力将能够达到2.6倍大气压并实现1.5亿摄氏度的高温。

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