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X射線自由電子激光器可引發核聚變

來源:發布者:時間:2019-12-11 09:47

根據核物理的理論,控制受控核聚變需要高能量。但是,利用X射線的最新自由電子激光器提供的能量和電磁場,可以在較低能量下引發核聚變,德國德累斯頓—羅森多夫亥姆霍茲中心(HZDR)科學家在《物理評論》雜志上證明了這一點。

  多年來,科學家一直在研究通過核聚變來發電,一方面這是一種幾乎取之不盡的能源,另一方面要想掌握核聚變,還有許多技術障礙。其中之一是為了引發核聚變,必須要克服聚變在一起的帶相似電荷的原子核的強電排斥力,這通常需要很高能量。

  但是,還有另一種方法,該項研究的合著者弗里德曼·奎塞爾說:“如果可用較低能量,通過量子力學隧道效應也可以實現聚變。這樣一來,由核心排斥力引起的能壘便以較低的能量穿過隧道。”這個過程不是理論上的構建,而是一個現實,在太陽芯中發現溫度和壓力條件不足以克服氫核聚變的能壘,然而,通過足夠數量的隧穿過程可以維持聚變反應。

  HZDR科學家在他們目前的工作中研究了通過輻射對隧穿過程的支持是否可以促進受控的融合。迄今為止,用于觸發此類過程的常規激光輻射的性能太低,但這狀況很快就會改變。現在使用X射線自由電子激光器(XFEL),已經可以實現每平方厘米10—20瓦的功率密度。這大約相當于太陽輻射功率的1000倍,集中在1枚硬幣的表面。HZDR理論物理系主任拉爾夫·許爾策豪德教授說:“這使我們進入了可以用強力X射線激光器支持這種隧穿過程的領域。”

  這個想法是,導致鐵心排斥的強電場,與較弱但變化迅速的電磁場疊加在一起,這可以借助XFEL產生。HZDR科學家通過氫同位素氘和氚的融合進行了理論研究。結果表明,可以通過這種方式提高隧道速率,足夠數量的引發隧穿過程最終可以實現成功且受控的聚變反應。現在,當談到未來的聚變電站概念時,該反應被認為是最有希望的反應之一。 (記者顧鋼)


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