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激光动力核聚变反应在俄取得成功

发布时间:2016-12-28 23:47内容来源:新电力网 点击:

  据《自然》杂志8月26日消息,俄罗斯科学家已经成功利用激光制造出一个温度达数十亿度的核火球,而由此引发的核聚变反应要比目前人类正在研究中的核能发电技术清洁的多。

  可惜的是,该研究小组的研究成果还无法用于核能发电,因为激光仪器需要消耗过多的能量。但是在实验室中实现这种激光动力核聚变反应有助于让科学家们更好地研究这种现象,来实现更加清洁的核反应能量。

  目前,核聚变发电的主要研究方向是,利用强磁场来限制灼热的原子核等离子体:核聚变专家希望在法国卡达拉奇地区建成的国际热核试验项目反应堆能够实现氘和氚原子核的聚变反应来产生能量。

  但是这一聚变反应也会产生大量中子。当这些中子冲击核反应堆壁时,会产生放射性同位素,而科学家们最终必须将这些同位素处理掉。虽然与目前核电站所使用的核裂变反应所产生的废料相比,这种核聚变反应所生成的放射性核废料要清洁的多,但是它并不完美。

  高温带来新突破

  因此,一些物理学家建议放弃现有的核裂变反应发电,转而采取核聚变技术,因为质子与硼原子核的聚变反应几乎不会产生中子。

  虽然质子-硼原子核聚变反应更加安全,但是它的反应温度要达到数十亿度——比氘和氚原子核聚变反应所需的温度要高十倍多。美国德克萨斯州大学一位物理学家Gennady Shvets解释说:“我们之所以会选择氘和氚原子核聚变反应仅仅是因为它相对比较简单。”

  目前,一组俄罗斯科学家已经突破了十亿度的系统温度,而且无须强磁体来限制核反应。“我们已经成功地利用激光首次实现了无中子的质子-硼原子核聚变反应,” 俄罗斯机械制造中心研究学院的物理学家Vadim Belyaev表示。

  研究人员用激光脉冲在一百万兆分之一秒内(10-12秒)击破含有硼原子的聚乙烯小球,新电力,然后就会形成温度极高的等离子体,聚乙烯质子就会与硼原子结合,随后会碎裂并释放出氦元素,也就是众所周知的alpha粒子。

  不太活跃alpha粒子一般会停留在反应混合物之内,而不是泄漏并且污染周围仪器,使它们具有放射性。

  更加清洁的能源

  Belyaev表示,这一研究成果使“纯粹的核能量生产生态技术”成为可能,他和同事在《物理评论》上发表了研究报告。

  这一研究的另一个优点是,带有电荷的alpha粒子能直接作为电源。国际热核试验项目所建造的核电站将像火力发电站的工作原理一样,简单地利用核聚变反应产生的热量来转动发电机组。

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