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利用微波使核聚变更高效、更精简

众所周知,微波是加热物体的好帮手。(图片来源:Kyle Palmer/PPPL)
众所周知,微波是加热物体的好帮手。(图片来源:Kyle Palmer/PPPL)
大幅减少的不仅仅是加热等离子体所需的能量。聚变反应堆的结构,尤其是内部结构,也将大大精简。
Renewable Science

核聚变的巨大挑战在于实现原子核融合的必要条件。这在太阳上运行良好。然而,在没有 33 万地球质量的几乎无穷大压力的情况下,在小规模上复制这种情况是很困难的。

与此同时,结构的每一次优化或简化都代表着向最终从核聚变中获得比系统运行投入更多的能量又迈进了一步。

普林斯顿等离子体物理实验室的研究人员开发了一种新颖的设计。普林斯顿等离子体物理实验室、美国能源部、九州大学和一家私营公司的研究人员开发的新颖设计就是其中之一。

毕竟,不仅在建造过程中省去了一个部件,而且生产等离子体所需的能量也大大减少。科学家们打了个比方:未来将不再使用烤面包机,而是使用微波炉加热。

双倍节约

这意味着托卡马克内部的高性能加热器可以省去,这种加热器像烤面包机一样使用欧姆电阻进行加热。这意味着整个反应堆可以建造得更加紧凑,在达到最高温度的地方需要使用的元件也会更少。

另一方面,微波辐射也可用于家庭取暖,它是从室外发射的。根据该论文,还可以显著节省电力供应。

微波产生的电流从以前的 15 至 25 兆安培,"只 "需要 8 兆安培就能达到约 1 亿度的温度。

现在还需要进一步模拟,以确定最佳入射角和脉冲之间的时间间隔。最后,在极端条件下还必须考虑其他因素。除其他因素外,如此强烈的微波辐射会在等离子体流中诱发电流,这也有助于加热,但也会造成不稳定。

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Mario Petzold, 2024-08-13 (Update: 2024-08-15)