研究人員在聚變?nèi)紵牡入x子體中發(fā)現(xiàn)奇怪的高能量行為
(資料圖片)
中國航空報訊:模仿太陽內(nèi)部發(fā)生的極端反應(yīng)是核聚變研究人員的目標(biāo),讓它們產(chǎn)生熱量以保持反應(yīng)的進(jìn)行并產(chǎn)生清潔、無限的能量是科學(xué)界皇冠上的明珠。研究人員最近向這一目標(biāo)邁出了重要一步,實現(xiàn)了自我加熱的“燃燒等離子體”,而現(xiàn)在,他們在對該等離子體的仔細(xì)審視的時候發(fā)現(xiàn)了其中離子的奇怪的、無法解釋的行為。
自2009年以來,美國國家點(diǎn)火設(shè)施(NIF)的科學(xué)家們一直在追求核聚變,使用192個激光器陣列向一個約為球形軸承大小的燃料囊發(fā)射高能脈沖。這粒燃料是由氘和氚組成的,用突如其來的強(qiáng)熱將其湮滅,使獨(dú)立的原子融合成氦,在此過程中釋放出巨大的能量。
在一個理想的世界里,核聚變研究人員將讓這些核聚變反應(yīng)作為熱源,摒棄激光,讓他們相遇為自己提供能量,成為一個自我維持的能源。今年1月,NIF的科學(xué)家們發(fā)表了研究報告,其中他們詳細(xì)介紹了實現(xiàn)這一夢想的重要步驟,調(diào)整了他們的技術(shù)以創(chuàng)造一個自我持續(xù)的“燃燒等離子體”。
盡管燃燒的等離子體只存在了幾納秒,但這項研究是該領(lǐng)域的首創(chuàng),也是核聚變研究這一分支——即慣性約束聚變(ICF)的重要進(jìn)展。對這種燃燒的等離子體的新分析現(xiàn)在顯示出它以一種意想不到的方式表現(xiàn)出來,其中的離子顯示出比模型預(yù)測的能量更高。
新論文的主要作者阿拉斯泰爾·摩爾說:“這意味著經(jīng)歷核聚變的離子在最高性能的轟擊中帶來了比預(yù)期更多的能量,這是用于模擬ICF內(nèi)爆的正常輻射流體力學(xué)代碼所不能預(yù)測的?!?/p>
科學(xué)家們將離子出乎意料的高能行為比作多普勒效應(yīng),就像你可能聽到警笛在汽車接近、經(jīng)過,然后駛向遠(yuǎn)方時的變化一樣。該團(tuán)隊說,需要更先進(jìn)的模擬來正確地充實起作用的過程,這樣做可以為今后的聚變設(shè)施設(shè)計提供關(guān)鍵的見解。
該團(tuán)隊寫道:“了解這種偏離流體力學(xué)行為的原因可能對實現(xiàn)穩(wěn)健和可重復(fù)的點(diǎn)火很重要?!?/p>
這項研究發(fā)表在《自然-物理》雜志上。
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