俄罗斯科学家正研究热核聚变的“失控”电子

俄罗斯科学家正研究热核聚变的“失控”电子

托木斯克理工大学(TPU)的科学家们与俄罗斯科学院西伯利亚分院强电流电子研究所的同事一起,研究了热核聚变过程中形成的“失控”电子的辐射特征。研究人员确定了不同辐射器中电子辐射的光谱角特征,并开发了一种可靠的识别方法。

结果发表在《JETP Letters》期刊上。

许多国际科学团队都在从事热核能源的开发。为此,他们计划使用一种特殊的反应堆(托卡马克),用于氢同位素的核融合。这是一个大的真空腔,腔内等离子体被循环电流加热到数亿度的温度。发生核融合反应,其产物带走能量,然后这些能量被加工成电能。

另一种使用激光技术的方法也在研究之中。它是通过在放置装有热核“燃料”棒的位置同步几十个激光器的光束来获得热核反应。然而,TPU高能过程物理研究所的教授亚历山大· 波蒂利岑表示,在创建有效的热核装置的过程中会遇到许多问题。

他向俄新社介绍说,“所有这些方法都基于众所周知的理论结论,即热核反应的产物主要是中子和α粒子,它们与反应堆的前壁相互作用。但是事实证明,还有一些电子具有很高的能量。它们可以使反应堆的壁承受额外的辐射负荷,这将导致其过早损坏。现在正在对这种被称为“失控”的电子进行深入研究。”

科学家们主要在模拟装置中进行“失控”电子的实验,该装置应产生与热核反应过程中能量大致相同的电子。强电子研究所的专家对来自强电流加速器的电子束进行了一系列类似的实验。但是,这些装置的能量不足以进行全面研究,因此他们决定继续在托木斯克理工大学的加速器上进行实验。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

亚历山大· 波蒂利岑还解释说:“现在,我们正在研究TPU的电子回旋加速器上电子的光辐射特性,其中电子被加速到3-6 MeV的能量。这正是我们所感兴趣的能量范围。我们的意大利或中国的同事主要关注能量不超过1 MeV的大电流电子源。在2019年,我们用6 MeV的能量进行了第一次电子实验。”

如今,研究人员首次使用由石英、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和蓝宝石制成的辐射器以3 MeV的能量进行电子实验。为了探测电子,科学家建议使用记录这些电子以速度超过光传播的相位速度通过透明介质时引起的切伦科夫辐射的方法。

该项研究的作者首次开发出将电子的切伦科夫辐射与各向同性背景辐射分开的有效技术。他们计划选择辐射器的最佳特性和几何参数,以记录失控电子的切伦科夫辐射,以及确定市售的辐射材料,其抗辐射性、光学特性、可制造性等等。这项工作的结果将是为计划中和运行中的热核反应堆创建高效探测器制定建议。

上一篇:

下一篇:


标签