为了当地球上打造可媲美恒星的强大能源,科学家们努力钻研核融合技术,盼能产生干净、无限的能量。而美国科学团队在今年初通过高功率激光光,成功实现“燃烧电浆(burning plasma)”后,再次有新发现,他们发现其中有个奇怪、无法解释的离子行为。
自2009年以来,劳伦斯利佛摩国家实验室(LLNL )的国家点火设施(National Ignition Facility,NIF)的科学家们一直在研究核融合技术,为产生庞大压力和温度,以192台激光发射出1.9兆焦耳(MJ)的紫外线能量,再照到小如滚珠轴承大小的环空器(hohlraum)中,内爆其中的燃料胶囊,才有机会将原子融合成氦,并释放出巨大能量。
今年1月国家点火设施的核融合反应成功释放出1.35 MJ焦耳能量,这也是首次核融合过程所产生的能量超过总输入能量,虽然只有短短几纳秒,但仍是核融合惯性局限融合(ICF)的新篇章。
团队进一步分析发现,燃烧电浆以一种意料之外的方式呈现,电浆显示出比模型预测更高的能量,对于处于热平衡状态的氘-氚(DT)电浆,平均中子能量高于预期。论文主要作者Alastair Moore表示,我们无法用模拟ICF正常辐射流体动力学代码预测出的事情,或许也无法预测出。
科学家们将电浆出乎意料的高能量行为当作都卜勒效应(Doppler effect),就像当警车、消防车驶近再远离时,警笛声出现的变化一样,Moore表示,其中一个解释为氘和氚离子不平衡,因此还需要更先进的模拟能力才能再深入研究,我们正在与洛斯阿拉莫斯国家实验室、麻省理工和英国伦敦帝国理工学院团队合作,盼能成功解惑。
团队认为,核融合反应中的离子行为跟之前预期的不同,或许能为将来的激光核融合设计提供重要见解。
(首图来源:LLNL)