信用:CC0公共领域 一种相对较新的控制核聚变的方法，将巨大的电流与强磁场和强大的激光束结合起来，在地球上最强大的x光发生器——桑迪亚国家实验室的Z脉冲功率设施中，实现了自己创纪录的中子输出——这是判断核聚变努力的一个关键标准
这项成果来自一个名为MagLIF的项目，用于磁化线性惯性聚变，发表在10月10日的一篇论文中
9发表在《物理评论快报》杂志上
桑迪亚物理学家和首席研究员马特·戈麦斯说:“在过去两年中，中子的输出增加了一个数量级以上。”
“我们不仅很高兴我们实施的改进导致了产量的增加，而且这种增加是由理论准确预测的
" 使用氘燃料时，MagLIF中子产量增加到10到13倍(10到15倍代表科学家通常接受的100倍输出增加，如果使用氘和氚的相等混合物，DT)，平均离子温度加倍
戈麦斯说，这是通过同时增加50%的外加磁场、三倍的激光能量以及将Z的输入功率从16兆安增加到20兆安来实现的
“输出只有2千焦，这是一个相对较小的能量，”他说
千焦耳的定义是，1000安培的电流通过1欧姆的电阻一秒钟所消耗的热能
“但根据我们迄今为止所做的实验(显示五年内提高了30倍)和与这些实验一致的模拟，我们认为30到50千焦的产量是可能的，这将使我们接近科学意义上的收支平衡
" 戈麦斯说，根据投入变化预测的产出增长表明，一项建造比Z更大、装备更好以超过盈亏平衡的机器的提议，现在有了更强的基础来提出这一要求
桑迪亚脉冲功率科学中心主任丹·辛纳斯说:“磁感应核聚变的研究结果激起了人们对聚变研究的极大兴趣，通过结合磁性、激光和电能，聚变研究跨越了传统惯性约束聚变(如劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的国家点火设施中的激光)和传统磁约束聚变(如法国南部的国际ITER项目)之间的等离子体状态。”
“MagLIF的成功带来了新项目和几个融合初创公司，并有助于建立对这一更广泛方法的兴趣
" 由于性能和等离子体条件随着输入参数的变化而变化，Sandia聚变实验经理大卫·安普尔福德说:“我们有更多的信心可以将MagLIF放大到更高的电流
" 保本是中间目标 当投入燃料的能量等于它释放的能量时，收支平衡就发生了，这是该领域的里程碑式的成就
当排放的能量超过维持实验所需时——这种情况被称为“高产出”——世界上从海水中获得清洁能源的梦想将向前迈出一大步，海水是地球上最容易获得的材料
海水中含有一种叫做氘的氢变体，氘含有一个额外的中子，氚含有两个额外的中子
这些额外的中子是可聚变的，这意味着它们在结合时会释放聚变能
氘，更容易处理，是目前几乎所有Z聚变实验中的首选材料，氚的高能存在有时会被模拟
即使在达到收支平衡之前，这项工作也是有用的:来自日益强大的聚变反应的数据被输入超级计算机，为桑迪亚的库存管理工作提供信息，确保国家的核武器是安全可靠的
桑迪亚国家实验室的研究员马特·戈麦斯站在桑迪亚Z实验室的Z子束激光传输管下
信用:兰迪蒙托亚 MagLIF的故事从一个理论开始 十年前，由理论物理学家史蒂夫·斯卢茨领导的一个小组在桑迪亚提出了桑迪亚的MagLIF聚变方法背后的理论
该方法将来自Z的巨大电脉冲与激光脉冲相结合，对有时冰冷的铅笔橡皮大小的氘靶进行预热，使其更接近合适的起始温度，从而达到聚变
然后，该方法利用磁场将带电粒子保持在圆柱形工作区域内，以便它们大量融合
然后，仍然受理论影响，出现了一波改进，最近由戈麦斯的桑迪亚团队领导
研究小组减小了一个透明塑料窗口的厚度，该窗口限制了室温聚变气体，但也部分遮挡了激光束的入口
戈麦斯说，最初，研究小组保守地选择了一个非常厚的窗口，以确保它不会在实验前破裂并摧毁目标
随后，该小组严格测试了各种厚度的窗户材料，以确定每种材料失效的压力
戈麦斯说:“我们决定，我们可以将厚度大致减半，同时仍能稳定地容纳聚变燃料。”
消失的小窗户 燃料保存下来后，研究人员转向计算机模拟，显示在窗口厚度减小的情况下，激光束与目标的能量耦合会有多大的改善
“激光不会像我们传统认为的那样穿过窗户，”戈麦斯说
“激光如此强烈，以至于它实际上电离了窗户，将其转化为等离子体，加热它，直到它对激光变得或多或少透明
将窗户加热到这些极端温度的过程占了激光能量损失的一部分
我们移除了大约一半的窗户材料，所以我们不需要加热那么多，所以我们损失的能量更少
“我们的模拟随后被实验所证实，”戈麦斯说
桑迪亚还增加了磁场的力量，阻止带电粒子离开运动场，使它们更有可能留下来相互作用和融合
戈麦斯说，要克服的另一个问题是如何增加两个磁线圈的强度，同时在它们之间保持一个诊断窗口
戈麦斯说:“以前，我们需要在没有诊断通道的较大磁场和有诊断通道的较小磁场之间做出选择，我们甚至不愿意尝试这种选择。”
“我们现在有了更大的磁场和诊断通道，这是通过线圈的内部加固实现的
" 随着强大的操作力的增加，反应的稳定性仍然是一个问题
由于输入的增加，聚变内爆会旋转到虚无
但是模拟显示，燃料区域的较高压力应该能够稳定增加的传入力
戈麦斯说:“盈亏平衡仍有两个数量级的差距，但捕捉我们实验趋势的模拟表明，随着输入参数的进一步增加，产量有可能再增加一个数量级。”
他提到更多的燃料、更强的激光爆发、磁场和电脉冲是导致他认为不可避免的更高输出的可控因素
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