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人类向终极能源又迈进一步 MIT核聚变实验堆创纪录突破

2016-10-23 16:15:42 来源:
从上世纪50年代开始,人类就开始了可控核聚变的相关研究。

麻省理工学院的Alcator C-Mod核聚变反应堆设备于1993年投入运行,至今已服役23年,按计划在美国东部时间9月30日关闭。Alcator C-Mod是利用高强度磁场约束高温等离子体的托卡马克反应堆*,是全球所有聚变反应堆中磁场最强、等离子体压强最高的聚变反应堆。

*托克马克(Tokamak)又称环磁机,是一种利用磁约束来实现磁约束聚变的环性容器,同时也是用于生产受控热核核聚变能中的一个最深入研究的候选类型。托卡马克这个词源于俄语单词токамак,是环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)四个单词的缩写。

在最后一次运行中,Alcator C-Mod等离子体高压突破其前世界纪录,再创新高,华丽谢幕。等离子体压强是核聚变反应产能的关键因素,MIT最新的实验结果首次达到超过两个大气压,为人类创造更加清洁、安全的能源带来崭新希望。

50多年前,理论物理学家已经证明,若要在地球实现可控核聚变,那么等离子体必须满足三个条件:

温度必须高于5千万摄氏度;

必须在高压下保持稳定;

必须被约束在一个特定的空间中。

这三个条件再落实到具体参数细节上,就是等离子体的粒子密度、约束时间和温度这三个参数的乘积必须不低于某个阈值(也叫作“triple product”)。达到该阈值后,拘束核聚变才能产生正能量输出,即释放的能量大于所消耗的能量。由于压强是密度和温度的乘积,因此,输出能量的大小和它的平方成正比,也就是说,压强达到原来的2倍,释放的能量会达到原来的4倍。基于这个原因,压强成了可控核聚变的关键指标之一。

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