什么是磁約束聚變(Magnetic Confinement Fusion)？
磁約束聚變是核聚變的一種方法，它將等離子體（電離氣體）懸浮在磁場中，并將其溫度和壓力提高到很高的水平。核聚變是一種由輕原子核（氫、氘、氚、，或者說氦，在極高的溫度和壓力下融合在一起。太陽所有的光和熱都來自其核心正在...
磁約束聚變是核聚變的一種方法，它將等離子體（電離氣體）懸浮在磁場中，并將其溫度和壓力提高到很高的水平。核聚變是一種由輕原子核（氫、氘、氚、，或者說氦，在極高的溫度和壓力下融合在一起。太陽所有的光和熱都來自其核心正在進行的核聚變反應。正是通過這些，太陽才得以存在——聚變反應的外部壓力平衡了引力坍縮的趨勢。
聚變的介質必須是非常熱的，它必須通過強大的磁場或慣性容器與周圍的物質隔離開來。盡管人類已經利用裂變能——分解重核——來制造核動力，但成功的聚變能力仍然無法實現。到目前為止，每一次核聚變的嘗試都會消耗比產生更多的能量。磁約束聚變是核聚變的兩種流行方法之一，另一種是慣性約束聚變，這包括用高功率激光轟擊燃料球。目前每一條路徑都有一個耗資數十億美元的項目——美國的國家點火設施正在進行慣性約束聚變，國際熱核實驗反應堆是一個國際項目，研究人員仍然無法獲得成功的聚變能力。磁約束聚變實驗始于1951年，當時物理學家和天文學家萊曼·斯皮策建造了這臺加速器，八字形等離子體約束裝置1968年，俄羅斯科學家向公眾展示了托卡馬克的設計，這是一個環形結構，這將是未來大多數磁約束聚變裝置的設計方案。1991年，英國建造的START（小窄展弦比托卡馬克）又向前邁進了一步，這是一個球體，或者是球形托卡馬克。測試表明，這種裝置在引發聚變反應方面比大多數托卡馬克好三倍左右，而球形托卡馬克仍然是聚變研究的一個持續研究領域。為了使聚變反應有效，托卡馬克反應堆的中心必須加熱到1億開爾文左右的溫度。在如此高的溫度下，這些粒子擁有巨大的動能，并不斷試圖逃逸。一項聚變研究將磁約束聚變的挑戰與擠壓氣球的挑戰相比較——如果你用力按壓一側，在磁約束聚變中，這種"爆發"導致高溫粒子與反應堆壁相撞，在一種稱為"濺射"的過程中刮掉金屬碎片。這些粒子吸收能量，降低受限等離子體的總溫度，使達到合適的溫度變得困難。如果聚變能得以掌握，它可能成為人類無可比擬的能源，但即使是最樂觀的研究人員也不希望在2030年前實現商業化發電。
聚變的介質必須是非常熱的，它必須通過強大的磁場或慣性容器與周圍的物質隔離開來。盡管人類已經利用裂變能——分解重核——來制造核動力，但成功的聚變能力仍然無法實現。到目前為止，每一次核聚變的嘗試都會消耗比產生更多的能量。磁約束聚變是核聚變的兩種流行方法之一，另一種是慣性約束聚變，這包括用高功率激光轟擊燃料球。目前每一條路徑都有一個耗資數十億美元的項目——美國的國家點火設施正在進行慣性約束聚變，國際熱核實驗反應堆是一個國際項目，研究人員仍然無法獲得成功的聚變能力。磁約束聚變實驗始于1951年，當時物理學家和天文學家萊曼·斯皮策建造了這臺加速器，八字形等離子體約束裝置1968年，俄羅斯科學家向公眾展示了托卡馬克的設計，這是一個環形結構，這將是未來大多數磁約束聚變裝置的設計方案。1991年，英國建造的START（小窄展弦比托卡馬克）又向前邁進了一步，這是一個球體，或者是球形托卡馬克。測試表明，這種裝置在引發聚變反應方面比大多數托卡馬克好三倍左右，而球形托卡馬克仍然是聚變研究的一個持續研究領域。為了使聚變反應有效，托卡馬克反應堆的中心必須加熱到1億開爾文左右的溫度。在如此高的溫度下，這些粒子擁有巨大的動能，并不斷試圖逃逸。一項聚變研究將磁約束聚變的挑戰與擠壓氣球的挑戰相比較——如果你用力按壓一側，在磁約束聚變中，這種"爆發"導致高溫粒子與反應堆壁相撞，在一種稱為"濺射"的過程中刮掉金屬碎片。這些粒子吸收能量，降低受限等離子體的總溫度，使達到合適的溫度變得困難。如果聚變能得以掌握，它可能成為人類無可比擬的能源，但即使是最樂觀的研究人員也不希望在2030年前實現商業化發電。
- 發表于 2020-09-07 10:42
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- 分類：科學教育
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