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【强激光】加热到30亿度!比太阳核心高200倍,无限清洁能源或成现实
罗纳尔多 2018-01-04
导语

科学家们想在地球上实现可控核聚变,利用同样的原理制造人造太阳,为我们提供取之不竭用之不尽的能源。


编者按:本文来自微信公众号"徐德文"(ID:xudewen028),e科网经授权发布。

太阳中心的温度是多少?1360万度。在这个温度以及高达150倍水的密度之下,太阳核心不断发生着质子-质子链反应,把4个氢原子核融合成1个氦核,仅损失了0.7%的质量,却将它转化成巨大的能量,让地球万物欣欣向荣,焕发勃勃生机。

不过太阳的辐射传到地球实在太远了,利用效率极低,科学家们便想到了在地球上实现可控核聚变,利用同样的原理制造人造太阳,为我们提供取之不竭用之不尽的能源。可控核聚变通过磁场约束被加热到1亿度的高温等离子体,让其发生聚变反应,但有两个问题却一直无法解决,一是产生核融合后短时间内就必须关停,以免高温烧毁装置,二是能量不能直接转化成电能,要通过加热水产生蒸汽来发电,浪费了大量能源,还会产生放射性废料。所以这些装置都是试验性的,距离成功还遥不可及。

不过现在,澳大利亚新南威尔士大学的物理学家提出了一种新的方法,把核聚变温度提高到了30亿度,等离子体密度比氘氚反应堆高10万倍,却反而可以克服这两个问题,这是怎么回事呢?

原来科学家们利用的是氢-0(只有一个质子而没有中子或电子)与硼-11融合成三个氦-4核的聚变反应,可产生没有中子被浪费的干净核融合,并将带电粒子直接转化成电流,从而直接产生电力。但要发生氢硼核融合却需要30亿度高温的极端条件,随着激光技术的发展,科学家们利用两束高强度激光脉冲,在极短的时间内以精确的非线性力,将原子核压缩在一起,引发氢硼融合反应。

这种方法已在实验和模拟中得到验证,但还未能产生输出能量大于输入能量的正向核聚变。研究人员认为,他们可以在十年内建立第一个原型反应炉,有望比氘氚融合更早实现商业化反应炉建设,未来可以为全球提供无限的完全清洁的能量来源。

这项研究12月12日发表在《激光与粒子束》杂志上。

文章链接:

H. Hora, et al, Road map to clean energy using laser beam ignition of boron-hydrogen fusion.Laser and Particle Beams, 2017; 35 (04): 730 DOI: 10.1017/S0263034617000799


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作者 罗纳尔多

学生

北京理工大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科

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