研究發現硼砂家用清潔劑的主要成分硼顆粒可提升核聚變裝置的反應效率
美國能源部(DOE)普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)科學家領導的研究顯示,硼砂家用清潔劑的主要成分硼顆粒可以塗覆被稱為託卡馬克的甜甜圈形等離子體裝置內部組件,提高核聚變反應效率。
核聚變以等離子體的形式結合輕元素,形成由自由電子和原子核組成熱的、帶電的物質狀態,在這個過程中可以產生大量的能量。科學家們正在尋求利用為太陽和恆星提供動力的核聚變,創造出幾乎取之不盡用之不竭的電力供應。
研究人員發現,硼注入技術使其更容易在內部組件內襯有碳等輕元素的託卡姆克中產生可靠的高性能等離子體。該結果來自通用原子公司為能源部運營的DIII-D國家核聚變設施的實驗。這項研究補充了以前在德國Garching的馬克斯-普朗克等離子體物理研究所運行的軸向對稱偏轉實驗升級(ASDEX-U)上進行的實驗結果。這些實驗表明,硼注入技術能夠在內部塗有鎢等金屬的託卡馬克中獲得高性能等離子體。DIII-D和ASDEX-U實驗共同提供了強有力的證據,證明硼注入技術將確保一系列聚變機具有良好的等離子體性能。
DIII-D實驗還填補了一個缺失的信息,證實了注入技術會導致在託卡馬克內部鋪設硼層。硼層可以防止材料從內壁轉移到等離子體中,使等離子體不受可能稀釋主等離子體燃料的雜質影響。較少的雜質使等離子體更加穩定,減少了中斷的頻率。
注入技術可以補充甚至取代目前的鋪硼技術,因為鋪硼技術需要關閉託卡馬克長達數天。那種被稱為輝光放電硼化的技術也涉及有毒氣體。硼粉法可以消除這些問題。如果你使用硼粉注射,你就不必中斷一切,關閉託卡馬克的磁線圈。另外,你也不用擔心處理有毒氣體。擁有這樣的工具對於未來的核聚變裝置來說可能是極其重要的。