导语
美国普林斯顿大学普林斯顿等研究机构联合研究的一个项目取得突破性的进展,他们创造了一种新型材料,这种材料能“捆住”高能量暴赨电子,从而防止他们撞击到装置的内墙,以及其他磁场。
这就意味着,现在科学家们所建造的人造太阳,也就是核聚变发电装置可以更加稳定了。
美国有这么大的突破性进展,那么我国在核聚变领域又是怎么样的?
据了解,我国的人造太阳装置距离成功发电,是要比美国提前3年的时间的。
那么此次美国的这一突破性的进展,将会为人造太阳的成功发电加速吗?
人造太阳装置。
1952年,世界上最早一颗氢弹在太平洋上爆炸,其爆炸威力是当时美国弗米实验室在1945年对日本广岛进行的原子弹爆炸的威力的25倍。
氢弹用于爆炸的原理,就是还原氢弹中材料中微观粒子的原子核反应。
当这些氢弹壳中放置的氘和氚的核聚变,1000万摄氏度的高温下就能够释放出辐射,这种核聚变就是“太阳核聚变”。
然而,现在人造太阳装置的建设规模比较大,只是为了实现核聚变反应,必须要让氘和氚的核聚变,可是将他们放入太阳中进行核聚变显然是不可能,所以科学家们就想出了一个对策,那就是要依靠高温和高压来强制让氘和氚进行核聚变。
为此,科学家们就决定要在人造太阳装置中,放一些经过特殊处理的等离子体进行“核聚变”。
等离子体,也被称之为第四种物质状态,等离子体由离子和电子组成,这些电子的能级是非常高的,所以他们很容易被加热成等离子体,并且在等离子体中就会产生很强的电流。
因此,在人造太阳装置中,科学家们就将这些等离子体放在了一个直径达6米的环形聚变装置,并且将其进行加热,最终等离子体就会产生自己的磁场,从而将其“捆绑”起来。
为了让这些高能量的离子不会撞击到装置的内壁,以及其他磁场,科学家们就将其装在了一个“螺旋形”的磁场中,最终就形成了这种人造太阳装置。
这种“螺旋形”的磁场,就好比是一个螺旋藕,将这些等离子体绕了起来,从而达到人造太阳在高温、高能量等环境下的安全性。
然而,人造太阳装置最大的一个问题在于,一旦核聚变开始,就会产生高能量的等离子体,但是这些等离子体却非常容易摆脱离子的束缚,从而导致其暴走,同时要将这些电子进行阻挡,也需要花费非常大的电能。
这样一来,就导致人造太阳装置产电的效益将大大降低,所以科学家们非常着急。
所以,美国的科学家团队就想出了一种解决方案,那就是为这些等离子进行“护航”,这样一来,人造太阳装置就距离产生电能将会更近了。
护航电子。
由于等离子体中的电子能级是非常高的,所以这些电子就很容易成为等离子体中最开始产生的高能量的电子,当他们变得高能之后,就有可能撞击到装置的墙壁,也有可能逃逸出“螺旋桨”的“捆绑”。
所以,科学家们就想出了一种办法,他们会将等离子体放入的“螺旋桨”中的“护航”电子,也就是不那么活跃的电子,这样一来,等离子体中的高能电子就会以一种向“护航”电子冲击的方式,而不会直接冲击到“螺旋桨”中的“捆绑”电子,从而将人造太阳装置中核聚变的高能离子电子封锁在这种“螺旋桨”中。
这样一来,人造太阳装置的产电的效益就会更高,所以美国的普林斯顿大学普林斯顿等研究机构就在此方面进行了大量的探索,最终,他们在 2021年2月17日就宣布,他们所研制的一种能够护航高能电子的新型材料。
这种新型材料就是所谓的“FRC”,它由空气和氦气构成,内部既可以包含等离子体,又可以包含新生成的能量低的等离子体,这些能量低的等离子体就是“护航电子”。
美国的核聚变技术是否超过我国?
一旦人造太阳装置进行核聚变的时候,就会产生高速运动的等离子体,同时经过这些高速运动的等离子体的碰撞,就会给装置造成非常大的损坏,甚至还会将装置的墙壁直接破裂,所以科学家们就将这些等离子体进行“捆绑”,就好比是将一个“螺旋桨”绕着这些等离子体绕了起来。
但是这样一来,就会导致人造太阳装置中存在许多未“捆绑”起来的电子体,而这些等离子体就会发生暴走,终将导致他们击穿装置的“螺旋藕”的磁场,从而“暴露”出来的等离子体就会将装置的壁壳炸破,所以科学家们就将这些“暴露”出来的电子体进行继续“捆绑”,由于这些暴露的等离子体往往都非常活跃,所以进行“捆绑”需要花费非常大的电能。
这种电能就好比是我们家里的电,如果你的电用到一定程度,还会有短路的现象,直接导致功率损失,所以就会影响到人造太阳装置的产电效益,从而也就会导致人造太阳装置的电费上涨。
那么此次美国在这方面的突破,将会对人造太阳装置的发电产生何种程度的影响?
据报道,美国的人造太阳装置还没有完全建成,不过就已经可以大致的建立一个“螺旋桨”磁场的模型,由于这种“FRC”材料的出现,可以将美国的“螺旋桨”磁场变的非常轻。
估算下来,要是使用这种材料,将会使美国在人造太阳装置的建设速度快3年之多,如果采用的是国产设备,将会使我国的核聚变设备的建设时间大大延长。
这就意味着,将有更长的时间,让我国的科学家对人造太阳装置进行研究,这将会极大的提高我国科学家团队对人造太阳装置的认识,有可能就会比美国的科学家团队进行更深层次的探索,从而将我国的人造太阳装置建成。
不仅如此,我国在这方面的资金和物资的投入,都是非常庞大的,将会使我国的人造太阳装置的实施速度,非常迅速,所以美国的人造太阳装置是否能够超过我国的人造太阳设备。
结语:
人造太阳装置的成功研制,将会为世界各国的发展趋势上升一个台阶,所以各国的合作是非常有必要的。