物理学家已经证明,如果使用冰而不是氢气作为燃料,则ITER实验性聚变反应堆及后续此类发电厂的效率将大大提高。科学家的计算结果发表在科学杂志《核聚变》上。
“通常,现代聚变实验通过吹入新的气体部分来控制植物内部的温度和等离子体密度。此过程的效率在很大程度上取决于新的中性原子必须穿透的“排气”等离子体层的厚度。这降低了等离子体密度和效率反应堆”,科学家写道。
在过去的半个世纪中,物理学家们开发了几种不同的方法来制造聚变反应堆。从实用的角度来看,它们的两种类型最有前途-托卡马克和恒星。两种类型的工作原理相似:在其中,被加热到超高温的等离子体不是通过物理屏障而是通过磁场保持在反应器内部。
托卡马克和恒星器的工作原理在这些磁阱的工作性质上有所不同。在托卡马克中,由于电流流过等离子体,导致等离子体在内部磁场中压缩,因此它们保留了物质。在恒星中,炽热的物质仅由电磁线圈保持,这就是为什么它类似于弄皱的百吉饼形状的原因。
托卡马克基仍离实际实施更近,包括通过国际热核实验堆国际实验聚变反应堆项目进行,该项目在法国已经建设了几十年,俄罗斯,欧盟,美国,中国和其他国家的科学家参加了该项目。正如科学家希望的那样,国际热核实验堆将是第一个产生的能量比聚变花费的能量高十倍的装置。
冰和血浆
由美国普林斯顿大学教授带领的国际物理学家团队已经在DIII-D托卡马克上进行了实验。他们测试了未来ITER关键组件之一的运行-反应堆中的燃料喷射系统。
事实是,ITER的创造者计划不仅将传统的气体注射器用于这些目的,还将重氢的两种同位素(氘和through)的混合物引入真空室内,并使用特殊的“冰枪”。它将把微小的冰粒加速到每秒一公里的速度,并将它们引入等离子云中。理论家建议,通过这种方式可以提高安装效率。
Kolemen和他的同事在实践中通过比较托卡马克内部的血浆密度如何变化以及将两种形式的氘和tri新的氘和tri引入DIII-D托卡马克中时其运行的其他重要参数,对这一假设进行了检验。测量表明,如果将热核燃料以气态引入托卡马克,则温度和等离子体密度首先会升高,然后开始下降。这是由于这样的事实,即fresh的新鲜部分和氢的移动被等离子体的特殊“排气”层阻止,该等离子体围绕着发生热核反应的部分。
相反,如果科学家借助冰的微粒“发射”血浆百吉饼,则托卡马克的效率不会降低。而且,在实践中,事实证明,类似的将燃料输送到托卡马克的方法比理论上预测的更为有效。根据科学家的说法,所有这些证明了冷冻水最适合在ITER和更大的未来热核反应堆上使用。