核融合的「熱損失」問題可能有解了

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Heat loss

科學家宣稱又向達到核融合的終極目標向前邁進一步,而此次是部分地解決此一領域中未解之題:熱損失。

此研究由麻省理工電漿科學與融合中心(MIT’s Plasma Science and Fusion Center)帶領,並與聖地牙哥加州大學(the University of California at San Diego)、通用電子(General Atomics)與普林斯頓電漿物理實驗室(the Princeton Plasma Physics Laboratory)共同合作。

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要進行核融合,就必須在攝氏約1億度的超高溫電漿中,把重氫的原子「固定在一起」形成氦。然而要維持在這個高溫之下是有困難的,因為亂流煽動電漿會讓高溫消散,因此導致熱損失。

嘗試模擬這個亂流的運作在過去已經失敗,因而在核融合領域中,它有了「最大的未解之題」的稱號。但是,最近的研究中,科學家成功地運用超級電腦作模擬,想了解在實驗性的核融合反應器拖卡馬克(tokamak)之中,亂流是如何影響電漿。

他們驚人的研究結果發現,有兩種亂流形式,一種是電子規模,另一種則是60倍之大的離子規模。第二份來自麻省理工學院畢業生Ruiz的報告,Ruiz發現有關電子規模亂流的直接證據。

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核融合的電漿活動

未參與此研究工作的通用電子研究員Gary Staebler向MIT News表示:「來自這兩份報告的證明非常重要,並從知得知在拖卡馬克中,電子能量的運輸有著重要的貢獻都是來自離子和電子規模的亂流,而此多尺度模擬可以被用來預測此電子能量的運輸。」

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過去科學家們認為離子規模的亂流遠超過電子規模亂流,但研究人員發現它們之間有著強烈的相互作用。希望此研究結果能促使模擬實驗更為精進,帶領我們向真正的核融合反應器更為靠近。

以下是最近一系列大為看好,有關核融合的新聞,包括來自文德爾施泰因7-X反應器(Wendelstein 7-X reactor)的「第一個電漿」、突破性的「高速點火」(fast ignition)以及繼續進行中的國際熱核融合實驗反應爐(International Thermonuclear Experimental Reactor,縮寫為ITER)實驗。

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來源: Iflscience