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北京,6月22日(科学日报)——核聚变反应堆中失控的电子在达到一定能量水平后会摧毁整个反应堆。根据物理学家组织网络20日的一份报告,瑞典查尔莫斯理工大学的研究小组已经创建了一个全新的模型,利用数学描述和等离子体模拟来预测核聚变反应堆中失控电子在各种条件下的能量和能量变化,并为失控电子的减速设计一个更好的方法。这篇发表在最新一期《物理评论快报》上的研究论文,让人类离建造一个真正实用的核聚变反应堆更近了一步。
核聚变能源是一种不产生二氧化碳排放的清洁能源,比需要重金属裂解的核能更安全,因为如果核聚变反应堆发生故障,整个过程会自动停止,温度会逐渐下降,不会对周围环境造成危险。此外,核聚变所需的燃料非常轻,所需的原材料是普通海水。
然而,为了模拟太阳的热核聚变过程,需要满足将近1.5亿摄氏度的高压和高温的苛刻条件,否则失控的电子将突然加速,导致反应堆装置被破坏。查尔莫斯理工大学的研究生林妮·赫斯渥和他的同事们设计了一种新的模型,可以用来识别和减速失控的电子。他们还利用新模型证明,通过注入氦或氩等气态重离子,失控的电子可以有效地减速。赫斯渥解释说,在失控电子与离子核中的电荷碰撞后,它的速度会下降,而且许多这样的碰撞会将失控电子的速度降低到一个可控的范围,从而使核聚变过程得以继续。
在过去的50年里,核聚变能源的研究取得了巨大的进展,但迄今为止,世界上还没有建造商业核聚变发电厂。现在,世界把希望寄托在国际热核聚变实验堆(ITER)上。“许多人相信核聚变最终会实现,但它的成功可能比登陆火星更难。它需要1.5亿摄氏度的温度,比太阳中心还要热。”赫斯渥说。(聂)