正在阅读:另辟蹊径!等离子体喷枪“瞄准”可控核聚变
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

另辟蹊径!等离子体喷枪“瞄准”可控核聚变

来源:2019-11-06 09:17

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  位于洛斯阿拉莫斯国家实验室的等离子体线性实验装置(PLX)。图片来源:美国趣味科学网站

  通过把氢原子碰撞在一起,进而产生取之不尽、用之不竭的能量,还能实现零排放——这一核聚变过程,被视为能源生产领域的“圣杯”。但几十年来,这种想法一直都有几分痴人说梦的味道。

  世易时移,随着科技不断发展,在一项充满未来主义色彩的实验和几十支等离子体喷枪的加持下,如今,科学家们可能向获得可行的核聚变能迈进了一小步。据美国趣味科学网站近日报道,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室正在进行一项等离子体线性实验(PLX),旨在结合目前两种核聚变方式之所长,另辟蹊径,实现可控的核聚变。

  能源生产领域的“圣杯”

  核聚变的潜力在于,它能产生大量能量。因为每当两个氢原子聚变成氦时,它们中的一小部分物质就转化为巨大能量。

  聚变能具有资源无限、不污染环境、不产生高放射性核废料等优点,因此一直被视为能源生产领域的“圣杯”。我们赖以生存的太阳和其他恒星一样,就是一个天然的聚变反应堆,几十年来,人们一直在努力复制太阳的能量驱动过程。

  所谓知易行难!有关原理还是很简单的,但难在实施。核聚变的问题在于,迄今还没有人知道如何以有效的方式制造出这种能量。

  目前,世界上有很多氢聚变炸弹,它们可以在瞬间释放出全部能量,然后自我摧毁并毁灭周围的其他一切事物。而现有的核聚变反应堆用掉的能量比它们创造的能量还要多。至今还没有人成功创造出一种可控且持续的核聚变反应,使其释放的能量超过制造并控制核聚变反应的设施所消耗的能量。

  目前两种主流方法

  在实现核聚变方面,目前有两种主流方法。

  其中一种叫做(等离子)磁约束,这也是所谓的托卡马克核聚变反应堆所用的原理。托卡马克核聚变反应堆利用强大的磁体,让发生核聚变的原子在机器内形成的超高温高密等离子体处于悬浮状态,以维持其持续进行核聚变而不会逃逸。

  现在托卡马克核聚变反应堆中规模最大的要属国际热核聚变实验反应堆计划(ITER)。这座机器位于法国,重达2.3万吨,计划于2035年竣工。但英国广播公司在2017年的报道中指出,鉴于该项目一直面临延期和成本超支等问题,乐观预测其要到本世纪50年代才能竣工。

  英国《自然》杂志今年10月中旬报道,英国政府近日宣布,将投资两亿英镑(2.48亿美元)建造全球首个商用核聚变发电厂,希望到2040年实现核聚变能源生产的商业化。

  英国拟建的核聚变发电厂“能源生产用球形托卡马克”(STEP)也将采用托卡马克设计方式。不过,ITER的托卡马克是甜甜圈形状的装置;而STEP则将这些超热的气体置于更紧凑的苹果核形状的装置中。

  第二种方法名为惯性约束。美国能源部下属的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室内名为“国家点火实验设施”(NIF)的机器就采用这种方法进行核聚变。从本质上讲,NIF是一个庞大的系统,用于向含氢的微型燃料电池发射超强激光。当激光照射燃料时,氢的温度会升高,被捕获在燃料电池内部,随之发生核聚变。

  NIF具备可操作性,但它产生的能量并不比其消耗的能量多。

  PLX另辟蹊径

  据美国物理学会发布的一份声明称,PLX实验方法与上述两种方法略有不同。PLX使用磁体来限制氢,就像托卡马克核聚变反应堆一样,但让氢达到核聚变所需要的温度和压力的,是该装置球形室周围排列的等离子体喷枪喷射的等离子体热流,即该方法使用的是等离子体喷枪,而不像NIF那样使用激光。

  美国物理学会称,负责PLX项目的物理学家们利用已经安装就位的18支等离子体喷枪进行了一些初步实验。这些实验为研究人员提供了有关等离子热喷流在机器内发生碰撞时行动状态的初步数据。研究人员们表示,这些数据非常重要,因为在解释等离子体发生此类碰撞时的行动状态这一问题上,目前存在多种互相矛盾的理论模型。

  洛斯阿拉莫斯国家实验室称,研究小组希望明年初将剩余的18支等离子体喷枪安装到位,并在明年底利用全套36支等离子体喷枪进行实验。他们希望,PLX实验首创的这种方法可让科学家们制造出核聚变能量,并且其生产效率具备实用价值。(本报记者 刘 霞)

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平同法国总统马克龙共同出席中法经济峰会闭幕式并致辞

  • 李克强会见法国总统马克龙

独家策划

推荐阅读
针对AD如何发病现在主要存在三种假说:淀粉蛋白级联假说、APOE4假说和Tau蛋白假说。“目前,β淀粉蛋白的沉积是临床上诊断AD的唯一标志,但临床上也存在β淀粉蛋白有沉积,却不发生神经退行等症状的情况。
2019-11-07 11:28
中国科协将成立世界一流科技期刊建设专家委员会,为一流期刊建设提供战略咨询
2019-11-07 11:23
人工智能技术的发展,将深刻影响人机协同作战从态势感知、指挥决策、目标引导、火力打击到毁伤评估的全过程,从而极大地提升人机协同作战效能。在人工智能技术的推动下,人机协同极有可能成为改写未来战争规则的现实手段之一。
2019-11-07 09:45
人工智能带来无限想象,但就如任何一项新技术一样,也面临着技术、社会、道德层面的各种挑战。特斯拉公司董事罗宾·德霍姆也表示,现在人工智能技术可以应用于很多领域,但一定要清晰定义好。
2019-11-07 09:37
近日,国家西甜瓜产业技术体系首席科学家、北京市农林科学院蔬菜中心主任许勇带领团队,牵头组织国内外多家科研机构,完成了新一代西瓜基因组精细图谱绘制和驯化历史解析,首次系统揭示了西瓜果实品质性状进化的分子机制。
2019-11-07 09:54
示范工程的实施将可再生能源工程技术和生活废水收集处理技术综合配套、优化组合,因地制宜形成农村有机废弃物资源化处理和循环利用模式。
2019-11-07 09:50
中国工程院院士陈君石说,“随着食品造假技术的演变,采用常规手段越来越难以检测食品造假,导致其成为全球性监管难题。
2019-11-07 09:46
相关数据显示,过去一年青海省新购置牧草收获机械、牧草加工机械设备183台套,补贴资金674.34万元,拉动农牧民、农牧业生产合作组织投入1436.34万元。
2019-11-07 09:44
随着天气冷下来,我们总会有这样的体会,跟刚刚过去的夏天比起来,我们的胃口在秋冬季节里不知不觉变得越来越大了。你可能想不到,除了大脑之外,人体肠道中数万亿的细菌也能操纵人,让人对细菌们想要的食物产生渴望。
2019-11-07 09:43
南极大陆冬季极夜环境异常寒冷,当气温下降到一定的阈值时导致了极地平流层云(PSCs)的出现。为什么平流层的臭氧损耗在南极表现得更为强烈,这得从南极有独特“个性”的大气环流说起。
2019-11-07 09:41
北京市发改委相关负责人解释,与传统供热方式相比,地源热泵供暖方式后期运行费用较低,同时供热温度稳定,居民感受也更加舒适。
2019-11-07 09:39
关于宇宙的形状,一直众说纷纭,目前的主流观点认为,宇宙是平的。这3位科学家也承认,目前的技术尚无法解决这些争议,需要新设备对宇宙微波背景辐射进行更精确测量。
2019-11-07 09:36
该材料呈圆柱体形状,具有“人工向光性”,能够随着光束而动——就像向日葵随太阳转动一样。研究人员认为,这项研究或可用于提高光捕获材料的效率,因为最新研发的这种圆柱体材料会自动弯曲,使其顶端受到最大量的光照。
2019-11-07 09:34
中国石化表示,氢能将成为其主动拥抱能源革命、积极布局战略新兴产业的重要方向。此次合作,将发挥法液空在氢气制、储、运、加全产业链的专业经验,为中国发展氢能和燃料电池提供有竞争力的氢气供应方案。
2019-11-07 09:33
6日,记者从中国船舶重工集团中国海装股份有限公司(以下简称中国海装)获悉,由中国海装自主设计研发的H210-10MW(兆瓦)海上风电机组通过设计认证,填补了我国超大型海上风力发电机组的空白。
2019-11-07 09:30
地球观测组织2019年会议周日前在澳大利亚开幕,该局在会上推出“中国国家航天局高分卫星16米数据共享服务平台”,发布相关数据政策,宣布正式将中国高分16米数据对外开放共享。
2019-11-07 09:29
为促进我国移动通信产业发展和科技创新,推动第六代移动通信(6G)技术研发工作,日前,科技部会同国家发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G技术研发工作启动会。
2019-11-07 09:28
北京公交集团安服部经理杨斌在会上介绍,目前,北京已经有1050辆公交车配置了主动安全预警系统,将可对司机的危险驾驶行为进行“报警”。
2019-11-06 09:20
美国航天局在公报中说,尽管3个降落伞中只有两个成功打开,但这对于逃逸测试参数和乘员安全来说,是“可以接受的”。
2019-11-06 09:18
美国航天局当天发表公报说,4日早些时候,空间站上的两名美国宇航员克里斯蒂娜·科赫和杰西卡·梅尔操作机械臂“抓住”飞船,完成对接操作。
2019-11-06 09:18
加载更多