添加硼元素可改善聚變反應器的配方
為了改進被稱為熱核聚變實驗器的託卡馬克聚變反應堆,研究人員找到了一種方法,可以阻止惰性鎢原子剪切反應堆壁並擾亂等離子體。 這項發現是核融合成功道路上的另一個重要里程碑。
隨著核融合科學的不斷進步,解決研究過程中出現的一些小問題將產生重大影響。 科學家對核融合反應器的擔憂之一與鎢有關。 由於鎢元素能夠承受等離子體融合反應器(託卡馬克反應器和恆星器)內部產生的炙熱溫度,因此越來越多的人將其作為等離子體聚變反應器的內襯。
但是,當這些反應器內的超高溫等離子體撞擊到內襯鎢的牆壁時,一些金屬原子就會脫落並加入等離子體。 這樣做的不良後果是冷卻等離子體,降低核融合反應的可能性。
現在,美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室的研究人員在對三個內襯鎢的託卡馬克進行測試並利用電腦建模後,提出了一種新的解決方案。 他們發現,在反應器中註入硼粉可以保護鎢壁免受等離子體的破壞,使其能夠保持所有原子。
普林斯頓大學託卡馬克實驗科學部副主任約瑟夫-斯奈普斯(Joseph Snipes)說:”硼以粉末狀灑入託卡馬克等離子體,就像從鹽罐中灑出一樣,在等離子體邊緣電離,然後沉積在託卡馬克的內壁和排氣區。
史奈普斯和他的團隊發現,只需從一個位置噴灑硼,就能成功地為所有牆壁塗上一層硼。 他們現在正致力於開發一種硼噴射系統,該系統有可能用於國際熱核融合實驗器規模的託卡馬克反應器。
ITER是國際熱核實驗反應器(International Thermonuclear Experimental Reactor)的縮寫,位於法國南部,投入運作後將成為世界上最大的核融合裝置。 該系統原計劃於2025年開始運行,但這段時間延長了約10年。
研究人員將於本週在喬治亞州亞特蘭大舉行的美國物理學會等離子體物理分會第66屆年會上展示他們的研究成果。