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如何实现可控核聚变?这些技术难题你必须知道

科学探索万象经验2023-05-08

核聚变是一种将轻原子核结合成重原子核的过程,同时它也会释放出巨大的能量。这是太阳和其他恒星产生能量的主要方式,也是人类梦寐以求的清洁、安全、高效和可持续的能源。然而,要实现可控核聚变,并将其用于发电或其他用途,却面临着许多技术和科学的难题。

主要困难。

要使轻原子核克服静电排斥力而接近到足够的距离,从而发生融合聚变,需要提供极高的温度。一般认为,要达到点火条件(即聚变反应能够自我维持),需要将氘和氚等离子体加热到1亿摄氏度以上。除了高温外,还需要提供高压,以增加轻原子核之间的碰撞概率。一般认为,要达到点火条件,需要将氘和氚等离子体压缩到每立方米约10^20个原子,这相当于将一公斤的物质压缩到一个鸡蛋大小。

然而,高温等离子体是一种极其不稳定和复杂的物质,它会受到各种扰动导致温度下降和反应停止。因此,要使高温高压的等离子体稳定地存在,不与周围的物质接触而冷却或损失能量,需要有效地约束它。