美国宇航局朝着晶格限制核聚变迈出重要第一步

美国宇航局朝着晶格限制核聚变迈出重要第一步

美国国家航空航天局已经在很小的范围内释放了核聚变,这种现象称为晶格约束聚变,发生在原子之间的狭窄通道中。在反应中,普通核燃料氘被困在固体金属的“空”原子空间中。结果是既不是过冷也不是过热的,而是原子达到聚变能级的Goldilocks效应。

“格子禁闭”听起来可能很复杂,但这只是一种机制,相比之下,像ITER和恒星这样的托卡马克使用“磁性禁闭”。这些是科学家计划冷凝然后聚变反应产生的惊人能量的方式。

在传统的磁聚变反应中,极高的热量用于抵抗原子的自然反作用力并将其限制在等离子体中。美国宇航局用另一种称为“惯性约束”的方法解释道,“燃料被压缩到极高的水平,但是只有很短的纳秒时间段,才会发生聚变。”

相比之下,晶格既不冷也不热:在新方法中,在保持环境温度的金属晶格范围内创造了足以熔融的条件。尽管充满氘燃料的金属晶格最初可能看起来是在室温下,但新方法在晶格内部创造了一个高能环境,单个原子达到了同等聚变能级动能。”

燃料也更加稠密,因为这就是触发反应的方式。“像as这样的金属被’氘’化或被氘原子’氘’所装载,使燃料堆积的密度比磁约束(托卡马克)聚变反应堆的密度高十亿倍。在这种新方法中,中子源充分地“加热”或加速了氘核,从而在与相邻的氘核碰撞时会引起DD聚变反应。”

当原子如此密集地堆积另一个元素的原子晶格中时,诱导聚变所需的能量会逐渐降低。它得益于晶格本身,它可以过滤穿过的粒子并将正确的粒子推近。但是,在各个原子之间,以类似于聚变的能量速率与实际的商业规模的核聚变应用之间存在着巨大的鸿沟。

但是,美国国家航空航天局说,这是重要的第一步,也是世界范围内大型托卡马克和恒星项目规模宏大的替代方案。即使是最小的磁约束聚变反应堆,也需要太阳热聚变温度。在某些情况下,即使科学家最终使其可以实际使用,也无法安装或维护。

科学家们正在所有这些类型的反应堆上进行前沿研究,但是不需要加热并保持数百万度的方法可能会简单得多。至少,它可能适合于磁聚变反应堆不可行的应用。在此之前,科学家将需要找到一种方法来将原子反应的速率提高数倍,并且他们对于如何做到这一点有一些想法。

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