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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

发布时间:2022/11/17 9:48:33编辑:Ma Liang
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研究示意图。图片来源:《自然·物理学》


英国《自然·物理学》杂志14日发表的一篇论文中,美国劳伦斯·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,而了解粒子“出人意料”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。

位于劳伦斯·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,物理学家阿拉斯戴尔·摩尔、艾德·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诺·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。”

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(来源: 科技日报 )

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