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8月8日 , 美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室进行了核聚变实验 , 维持了100万亿分之一秒的时间 , 并放出了130万焦耳的能量 。 美国科学家认为 , 实验取得了巨大的成功 , 并打破世界纪录 。 但是 , 很多小伙伴可能会有疑问 , 我国的“东方超环”不是保持了101秒的聚变温度 , 怎么美国时间更短还打破了纪录?
事实上 , 美国的核聚变设施与中国的核聚变设施是不一样的 。 中国的“东方超环”属于托卡马克 , 它采用磁场对等离子体进行约束和加热 。 而美国的“国家点火设施”(NIF)使用的是惯性约束 , 它在短时间内对利用192束激光照射到一个小目标上 。
众所周知 , 太阳每时每刻都在发生核聚变 。 在太阳强大的引力之下 , 发生核聚变的温度变得容易许多 。 但是在地球上 , 没有了强大引力的帮助 , 要实现核聚变 , 需要使温度达到1.5亿摄氏度 。 这是因为 , 质子之间的静电力相互排斥 , 要让它们实现融合 , 需要使质子的运动速度足够快 , 才能克服静电力碰撞在一起 。
如何达到这个温度 , 一直是科学家想解决的难题 。 在托卡马克中 , 科学家利用磁场的变化和外部注入的方法对等离子体进行加热 , 磁场的约束也可以让这些高温等离子体保持在中心 , 不会让它们与墙壁接触导致熔化 。 但是 , 等离子体太稀疏了 , 要发生聚变需要更高的能量 。
【火星|核聚变世界纪录:中国保持101秒,美国不到1秒也能上榜?】
而在NIF中 , 它利用强大的激光照射小目标来实现核聚变 。 在美国这次的实验中 , 这个小目标是一个直径2毫米的燃料舱 , 该燃料是氘和氚的混合物 。 当192束激光照射到这个燃料舱的时候 , X射线就会射出 , 而后燃料舱的外部发生汽化并使内部的燃料发生爆炸 。 内爆会产生氢聚变成氦的压力、密度和温度 , 生成的氦还可以进行阿尔法加热 , 进一步引发聚变链反应 。
在以往的实验中 , 激光输入的能量都比核聚变输出的能量还要高 。 但这次实验有所突破 , 输出能量首次超越输入能量 , 激光的能量为核聚变放出能量的70% 。 虽然实现了突破 , 但是要想利用它进行发电还有一段很长的路要走 。 在下一个阶段 , 他们将对燃料舱的外壳进行改进 , 并提高激光的精度 , 以此来提高核聚变反应的能量收益 。
核聚变所释放的能量是一种清洁能源 , 它不会排放二氧化碳等温室气体 , 也不会像核裂变反应堆那样产生放射性废料 。 此外 , 它还非常安全 , 当一个环节出错时 , 它会因达不到聚变条件而自动停下来 。 而如果是核裂变反应堆 , 出错可能会导致严重的后果 。
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