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核融合有譜?瑞典科學傢發現新電漿控制法

托克馬克式核融合裝置,在環型空間中產生核融合反應,四週包覆電漿,再由磁場來控制。(圖/ITER國際熱核融合實驗反應爐)




太陽與恆星發光發熱的原理叫做核融合反應,科學傢幾十年以來,一直想要發展這種終極能源,被視為能源科技的聖杯。但是核融合的電漿場很難控制,這一直都是難解的問題。不過瑞典的研究人員似乎發現瞭控制電漿的線索,也許能使我們更接近「聖杯」一步。

阿特拉斯科技網(NewAtlas)報導,從1950年起,各國科學傢就開始研究核融合,但是太陽是靠著強大重力場去穩定核融合反應,,如果要在地球上重現,必須增加溫度和壓力,甚至比太陽表面的溫度(6000度)還要高,至少要達到上億度才行。但是沒有任何物質可以耐高溫達幾億度,所以俄國科學傢提出,利用磁場控制的電漿體來包覆並加壓核融合物質,此種方法稱為托克馬克式(tokamak,也稱磁環機),這也是幾十年公認為最可行的方案。

不過托克馬克研究已超過50年依然無解,原因出在被磁場包袱的電漿並不容易控制,電漿就像個無形的流體一樣難以掌握,其中的高能電子很容易突然找到磁場的弱點並且突破,這就會破壞反應爐壁,造成損壞和反應停止。




發現墮性氣體離子可以使高速電子減速的兩名研究生,年紀分別是24歲與25歳。(圖/查爾摩斯工學院)

如今瑞典的查爾摩斯工學院(Chalmers University of Technology)的兩名研究人員蕾妮亞.海斯洛(Linnea Hesslow)和歐拉.恩佈洛斯(Ola Embréus)設計瞭一種新技術,他們將諸如氖或是氬這種較重的墮性氣體分離的「重離子」註入反應器內,就可以有效地把失控的電子減速,這是因為高速飛馳的電子,會被重離子的高電荷給擋下來,隻要它們速度變慢,就可以變得容易控制,換言之,他們找到瞭核融合過程的減速劑。

海斯洛說:「當我們能夠有效地把失控的電子減速下來時,我們離可控制的核融合反應爐也就更近一步。」

海斯洛和恩佈洛斯還依據減速後的電子軌跡,創造瞭一個可以有效預測電子能量和行為的基本模型,這對於將來控制電漿有極大的幫助,科學傢可以透過這個模型有效地掌握電子流向,不會中斷融合過程。

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