http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-06-
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“逃逸电子”其实是具有极高能量的带电粒子，能够在聚变反应堆中毫无预警地加速，并摧毁反应堆的外墙，比如图中英国的托卡马克核聚变装置——欧洲联合环（JET）——的金属外墙。
新浪科技讯 北京时间6月30日消息，据国外媒体报道，科学家发现了一种控制“逃逸电子”的新方法，朝着新型核聚变能源系统的开发又迈进了一步。
所谓的“逃逸电子”其实是具有极高能量的带电粒子，能够在聚变反应堆中毫无预警地加速，并摧毁反应堆的外墙。一项新研究发现，注入重离子的方法有可能使这些粒子减速，从而为世界首个可运转聚变反应堆的开发提供了可能。
瑞典查尔摩斯工学院的等离子体物理学家发现，重离子可以在托卡马克类型的反应堆中起到减缓电子速度的作用。托卡马克又称环磁机，是一种利用磁约束来实现磁约束聚变的环形容器。
举例来说，当氖和氩以气体或微粒形式存在时，能够用来与高能电子进行碰撞。在每一次碰撞过程中，高能电子会遇到阻力并减慢速度。研究人员表示，利用他们的新模型，可以预测出这些逃逸电子的能量，并确定它们将如何变化。
“当我们能使逃逸电子有效减速的时候，我们就与可运转聚变反应堆更近了一步，”博士生Linnea Hesslow说，“考虑到世界能源需求在不断增长，而可持续的解决方法却非常有限，因此，如果能实现可控核聚变的话将非常令人振奋，因为它的燃料就来自普通海水。”
这项新研究或许能帮助解决困扰这类系统的众多挑战之一，即需要超高压力和极高温度（大约1.5亿度）才能使原子结合。这一过程模拟了太阳内部发生聚变反应。
聚变反应涉及到在高温和高压条件下，使较轻的原子核（如氢）结合产生更重的原子核（如氦）。当重氢（氘）和超重氢（氚）原子核——可以在氢原子中发现——融合时，会形成一个氦原子核和一个中子，并释放出巨大的能量。这样的融合需要将燃料加热到超过1.5亿摄氏度的高温，形成大量的等离子体。
强磁场可以用来约束等离子体，阻止它们冷却下来使反应停止。目前，托卡马克是用于生产受控聚变能中研究最深入的装置类型，也是未来设计核聚变反应堆的基础。过去50年来，全世界的科学家一直在努力尝试，希望使可运转的聚变反应堆成为现实。但截至目前，我们还未见到任何商业性的聚变能电厂出现。
这项新研究或许能帮助解决困扰这类系统的众多挑战之一，即需要超高压力和极高温度（大约1.5亿度）才能使原子结合。“这项工作的意义是巨大的。研究结果将用于未来的大规模实验中，并为困难问题的解决带来了希望，” Tünde Fülp教授说，“我们期待这项工作能带来重大的进展。”
近期有关核聚变的研究还取得了另一些重要的进展。例如，位于法国南部的国际热核聚变实验反应堆（ITER）就由于在该领域的前景而吸引了许多关注。不过，这类反应堆目前所产生的能源还未超过为其供应的能源，同时还面临着许多其他障碍。此次新研究或许将帮助解决逃逸电子的问题，为聚变能的有效利用提供了可能。
“许多人相信（聚变反应堆）会成功，但其实前往火星要比实现聚变容易得多，” Hesslow说，“你可能会说我们是尝试在地球上收获恒星能量，但这还需要时间。在地球上成功实现聚变需要极高的温度，比太阳中心的温度还高。这也是我希望研究能得到所需的资源，从而及时解决能源问题的原因。”（任天）
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