
托卡马克 Tokamak (艺术家的印象)是最发达的磁约束系统,是许多现代聚变反应堆设计的基础。图表中心的紫色显示内部的等离子体
什么是核聚变?
核聚变被视为一种潜在的无限清洁能源,由太阳内部的相同核心过程产生。
利用高温、磁场和压力,较轻元素的原子核融合在一起形成较重的元素,并在此过程中释放能量。
通过在专门设计的反应堆中包含这种类似恒星的过程,工程师可以将氢原子融合在一起产生氦气,利用产生的清洁能源并有可能减少对化石燃料的依赖。
为了使反应发生,处于等离子体状态的过热气体受到压力,这基本上将原子挤压在一起并迫使它们发生反应。
聚变反应堆如何工作
聚变是气体被加热并分离成其组成离子和电子的过程。
它涉及轻元素,如氢,碰撞在一起形成较重的元素,如氦。
为了发生聚变,氢原子被置于高温和高压下,直到它们融合在一起。
当氢原子核中的氘核和氚核融合时,它们会形成一个氦核、一个中子和大量能量。
这是通过将燃料加热到超过 1.5 亿摄氏度并形成热等离子体(亚原子粒子的气态汤)来实现的。
强磁场用于使等离子体远离反应器壁,这样它就不会冷却并失去其能量潜力。
这些场是由容器周围的超导线圈和通过等离子体驱动的电流产生的。
为了产生能量,等离子体必须被限制足够长的时间才能发生聚变。
当离子变得足够热时,它们可以克服相互排斥并发生碰撞,融合在一起。
当发生这种情况时,它们释放的能量是化学反应的大约一百万倍,是传统核裂变反应堆的三到四倍。