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    核融合動力的兩種超環面(甜甜圈形狀)的磁約束裝置

    2017/2/3 11:07:43

    仿星器設計是造成文德爾施泰因7-X反應爐特別有趣的原因。它有一個嵌入在磁瓶內的真空室,由一個70個超導磁線圈的系統所組成。這些超導磁線圈產生強大的磁場來約束熱電漿。

    仿星器和托卡馬克是作為調查核融合動力的兩種超環面(甜甜圈形狀)的磁約束裝置。

    在這些實驗中,強大的超環面(或環狀)磁場產生磁瓶,來約束電漿。

     

    然而,為了使電漿在甜甜圈形狀的真空室中有很好的約束,磁場需要有一個轉折。在托卡馬克反應爐里,例如國際熱核融合實驗反應爐,電漿中的大電流產生所需要的轉折路徑。

    然而,大電流可以迫使''轉折點(kink)''不穩定性,能夠造成電漿變得支離破碎。

    如果電漿是支離破碎的話,反應爐需要充滿氣體來熄滅電漿,并防止破壞實驗。

     

    在仿星器中,磁場中的轉折是藉由扭轉整座機器本身來產生。這會移除大的超環面電流,并且使得電漿從本質上更穩定。

    在磁線圈的工程復雜性和降低的約束所產生的費用,意味著電漿不太容易被包含在磁泡(magnetic bubble)內。

    盡管文德爾施泰因7-X反應爐和國際熱核融合實驗反應爐采用不同的方式,大部分的底層技術是相同的。

    它們都是超環面超導機器,而且都使用外部加熱系統,例如無線電頻率和中性粒子束注入來加熱電漿,并且很多的電漿診斷技術是共同的。

    在發電廠,氫的重同位素(氘和氚)融合形成了氦,并伴隨著一個精力充沛的中子。

    雖然氦被包含在電漿內,但是中子具有中性電荷,并且射進圍繞電漿的''毯子(blanket)''里。這會加熱毯子,結果驅動產生電力的蒸汽渦輪機。

     

    橫跨核融合功率的一個共同特點是,需要開發出能夠承受由核融合反應所產生的高熱和快速中子的材料。

    不管設計如何,核融合反應爐的第一道墻是必須在整個壽命期間,承受來自高能粒子的大量轟擊。

    在這個階段,還太早來說國際熱核融合實驗反應爐使用的托卡馬克設計,或是文德爾施泰因7-X反應爐使用的仿星器,哪一個更適合于商業用的核融合發電廠。

    但是文德爾施泰因7-X反應爐研究運作的開始不僅有助于決定哪種技術可能是最好的追求,而且會為任何未來的核融合實驗,貢獻出寶貴的知識,而且或許有一天成為真正的能量革命。

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