作者约翰·格林沃尔德，普林斯顿等离子体物理实验室 物理学家小野正和罗杰·拉曼拿着他们身后液态锂应用的快速照相机照片
信用:艾丽·斯塔克曼/通信办公室 也许在未来的托卡马克聚变反应堆中，在地球上获取为太阳和恒星提供能量的聚变能的最大技术挑战是控制可能撞击装置内部排气系统的极端热量
这种热流，或称热流，可能会严重损坏排气系统中心偏滤器的壁，并关闭环形设施中的聚变反应
美国大学的研究人员
S
美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)已经创造了一个计划，使用液态锂来保持极热的全部力量不撞击偏滤器，并使托卡马克继续运行
物理学家雅行·奥诺是《聚变能源杂志》上一篇论文的主要作者，该论文概述了一个建议的解决方案。他说:“将会有一个警告下来，如果你能及时发现并采取补救措施，你就能防止这一事件破坏分流器或墙。”
聚变反应将轻元素以等离子体的形式结合在一起，产生大量能量。等离子体是由自由电子和原子核组成的带电热物质状态，构成了99%的可见宇宙
世界各地的物理学家都在寻求复制和控制这种反应，以创造一种安全、清洁和几乎取之不尽的电力供应来发电
巨大的储存能量 这个问题的出现是因为储存在等离子体核心的能量预计将比现在使用的设备大1000倍，而这些能量将为未来的托卡马克提供燃料
小野说，如果只有1%的储存能量从未来反应堆的堆芯爆发出来并到达偏滤器，损害可能会很大
这种事件可能是由边缘局域模(ELMs)之类的耀斑引起的，在这种模式下，强烈的热爆发会撞击托卡马克面向等离子体的壁
与合著者罗杰·拉曼(一位长期在PPPL工作的华盛顿大学物理学家)共同设计的这一补救方案，要求将锂这种银色轻金属颗粒注入排气区中心的分流器，锂将在这里液化并强烈辐射
这种辐射将扩散掉从等离子体核心逸出的大部分极端热量，并将撞击偏滤器壁的热量降至最低
“这个想法是将锂、硼或铍等轻杂质注入偏滤器区域，以便辐射掉大部分能量，”小野解释说
“关键是要足够快地进入以保护偏滤器，同时对等离子体核心的辐射影响极小
你不想注入太多杂质，只要能完成工作就行了
" 研究人员目前使用简单、廉价的技术将锂注入托卡马克，例如气枪注射器和基于叶轮的系统，该系统可以连续注入粒子流
然而，小野和拉曼表示，气枪倾向于将大量气体注入容纳核心等离子体的真空室，这可能会导致问题
高速注射器 作者建议用“电磁粒子注射器”代替气枪，这种注射器类似于拉曼在华盛顿大学开发的注射器
“用可控的快速响应时间来避免不必要的气体负载尤其重要，”拉曼说
提出的概念将保持在待机模式，直到需要，然后将在一个快速的时间尺度上注入辐射有效载荷
极端热通量的警告可能来自于等离子体边缘突然爆发的闪光
这种爆发可能在大约10毫秒内到达偏滤器
电磁粒子注入器将迅速向偏滤器区域发射高速射弹，以辐射掉涌入的热流
科学家们以前曾在国家球形环面实验(N STX)中通过不同的技术将液态锂应用于等离子体的边缘，该实验是国家球形环面实验升级(NSTX-U)的前身，是PPPL目前的旗舰聚变设施，并发现金属降低了偏滤器的峰值热流
作者现在建议在NSTX-U上使用电磁注射器测试锂的应用，当该设施在完成正在进行的维修后可用时
如果测试成功，该应用将在未来的托卡马克上进行测试，例如法国正在开发的ITER国际托卡马克
“这是一个棘手的、具有挑战性的问题，”小野在谈到控制极端热流时表示
“这是一个长期问题，我们明智的做法是确保我们有办法将影响降至最低
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
