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每天与你一起  12月29日，Interesting Engineering报道了关于洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory，LANL）的最新研究，LANL的研究人员正在探索一种新的方法来缓解聚变能开发中的关键挑战，即失控电子对聚变反应堆安全运行的有害影响。  洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory，LANL） 失控电子的危害 “聚变反应堆通过将较轻的原子核融合成一个较重的原子核来提取巨大的能量，”洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）在新闻发布会上说。 为了实现这一点，科学家们需要创造一个超热的等离子体，这是一种电子从原子中剥离出来的物质状态，它的温度超过1.5亿摄氏度。“但是极端条件会滋生不稳定性，这种不稳定性的一个严重副产品就是失控电子，致使等离子体经常试图逃离反应堆。”LANL在新闻发布上会强调。 这些电子被加速到接近光速后能够逃离限制它们的磁场，并与反应堆壁发生碰撞，碰撞可能会造成重大损害，导致需要进行昂贵的停机维修，因此控制和减轻失控电子的影响是聚变反应堆设计和运行中的一个重要考虑因素。 LANL的聚变专家Michael Lively说，“这不是随着时间推移而造成的损害，在极端情况下，光束甚至可以在坚固的钨墙上打一个洞，损坏下面的冷却机制。”为此他提出了解决这个问题的方法，即使用“钨霰弹枪”。  失控电子可以逃脱磁限制并撞击反应堆壁（图片来源LANL） “钨霰弹枪”的效果 钨是自然界中熔点最高的金属，其熔点为3422℃，这使得它能够在极端热负荷条件下保持稳定，它还具有良好的抗辐照性能，能承受高能粒子的轰击，钨因其卓越的强度和高熔点已经被选为反应堆壁建设的关键组成部分。 “Michael Lively的钨霰弹枪会向反应堆注入一束毫米大小的钨颗粒，以拦截失控电子，”LANL解释道。Michael Lively进行的广泛模拟显示了钨霰弹枪方法的有效性，注入的钨颗粒有效地与失控电子发生碰撞，吸收它们的能量并将它们从破坏性轨迹上偏转。结果表明，失控电子束在与钨颗粒接触后几乎立即被中和。 “钨吸收了8%的失控电子，而其余92%被反弹或散射出轨道，不再有损坏反应堆的风险，”LANL断言。 此外，模拟揭示钨颗粒在反应堆中的停留时间比失控电子长得多。Michael Lively发现失控电子在反应堆中的轨道时间仅为130纳秒，而钨颗粒的寿命为100,000纳秒。这意味着一次性注入钨颗粒可以提供对多次失控电子事件的长期保护，提高了这种方法的效率和实用性。
这项研究的下一阶段内容是在实验性聚变反应堆中测试钨颗粒注入方法，如果这些测试证实了模拟结果，那么这项技术将可以集成到未来聚变反应堆设计中去，为更清洁、更可持续的能源未来铺平道路。 “我们应该能够在不造成部件损坏或停机进行昂贵维修的情况下，来保护核聚变反应堆不受等离子体控制损失的影响，而且是在几乎不产生任何经济影响的情况下做到这一点，”Michael Lively总结道。 参考链接：
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