核聚变中粒子行为“出人意料”,为设计激光聚变能源提供见解

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研究示意图。图片来源:《自·物理学》

科技日报记张梦然

英国《自·物理学》杂14日发表的一篇论文中,美国劳伦·利弗莫尔国家实验室科学家团队基于实验结果认为,离子(带净电荷的原子)在聚变反应中的行为不同于此前预期。这些发现或为未来设计激光聚变能源带来新见解,而了解粒出人意行为的根本原因,对于实现稳健和可重复的点火可能非常重要。

位于劳伦·利弗莫尔国家实验室的美国国家点火装置是目前最大、最复杂的惯性约束聚变装置,主要任务是产生高能量的聚变反应,其实现要依靠激光系统中心的微型腔体和燃料胶囊的精密工程。

在激光聚变实验中,激光加热由氘和氚离子组成的燃料,形成等离子体,从中各离子间发生聚变反应。这一反应产生的能量加热燃料带来更高温度,从而创造出更多反应,导致失控过程(热核燃烧)。

为了进一步在燃烧等离子体中探索这些反应,物理学家阿拉斯戴·摩尔、艾·哈托尼及他们的同事,此次通过分析聚变反应中产生的中子的分布,测量了氘和氚离子的温度。与过去非燃烧等离子体的实验相比,研究团队观察到了更多具有更高能量的离子,这表明等离子体在热核燃烧开始时行为不同。

在一篇同时发表的新闻与观点文章中,意大利罗马大学物理学家斯蒂法·阿特赞尼总结说燃烧等离子体的实现不仅是走向聚变能源漫长道路中的重要一步,也开辟了调查未经探索的物质条件的道路,带来的成果有时会出人意料


创建时间:2022-11-17 21:33
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