新型等離子體逃逸機(jī)制可保護(hù)聚變?nèi)萜髅馐苓^(guò)熱影響

美國(guó)能源部普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)、橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆組織(ITER)的研究人員表示，商業(yè)規(guī)模反應(yīng)堆中聚變等離子體產(chǎn)生的巨大廢熱對(duì)反應(yīng)堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞可能并不像曾經(jīng)認(rèn)為的那樣大。

“這一發(fā)現(xiàn)從根本上改變了我們對(duì)聚變過(guò)程中熱量和粒子在等離子體邊緣兩個(gè)至關(guān)重要區(qū)域之間傳播方式的看法，”PPPL 管理首席研究物理學(xué)家 Choongseok Chang 說(shuō)道，他領(lǐng)導(dǎo)了這一發(fā)現(xiàn)背后的研究團(tuán)隊(duì)。最近，一篇詳細(xì)介紹他們工作的新論文發(fā)表在《核聚變》雜志上，此前該主題已發(fā)表多篇論文。

為了實(shí)現(xiàn)核聚變，托卡馬克(一種容納等離子體的環(huán)形裝置)內(nèi)部的溫度必須超過(guò) 1.5 億攝氏度。這比太陽(yáng)中心的溫度高 10 倍。容納如此高溫的物質(zhì)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，盡管等離子體大部分被磁場(chǎng)隔離在內(nèi)表面之外。這些磁場(chǎng)將大部分等離子體限制在稱為核心的中心區(qū)域，形成一個(gè)環(huán)形環(huán)。

然而，一些粒子和熱量會(huì)從受限等離子體中逸出，并撞擊面向等離子體的物質(zhì)。PPPL 研究人員的新發(fā)現(xiàn)表明，從托卡馬克內(nèi)部核心等離子體中逸出的粒子與托卡馬克的碰撞面積比以前認(rèn)為的要大，從而大大降低了損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

過(guò)去基于物理學(xué)和當(dāng)今托卡馬克實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的研究表明，廢熱將集中在托卡馬克壁上被稱為偏濾器板的非常窄的帶上。偏濾器專門(mén)用于去除燃燒等離子體產(chǎn)生的廢熱和顆粒，對(duì)托卡馬克的性能至關(guān)重要。

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