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原理篇核电未来焦点稠密等离子焦点是如

发布时间:2024/10/22 13:13:24   
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LLP核聚变公司已经在创纪录的28亿℃高温下产生了低成本的核聚变反应。他们是如何做到这一点的。在本系列的第一部分,笔者已向读者介绍了一种很有前途的核聚变创新方法,它利用一种被称为稠密等离子体焦点(DPF)的小型廉价设备。第一部分:“核能领域”最热门理念:稠密等离子焦点,一种廉价的核聚变方式由等离子体物理学家埃里克·勒纳(EricLerner)创立的LLPFusion公司已经成功地利用DPF产生了大量的核聚变反应和创纪录的28亿℃高温。在许多方面,勒纳(Lerner)的装置可以与成本高达百倍的核聚变实验相媲美。那么,这是怎么实现的呢?是时候解释一下埃里克·勒纳(EricLerner)的DPF装置的工作原理了。(感兴趣的读者可以在LLPFusion网站上找到更多信息。笔者也将会在后续介绍EricLerner装置的视频演示)稠密等离子体焦点的物理原理:在理论上已经被很好地理解,并且自20世纪70年代以来已经在无数实验中得到了证明。实验揭示了DPF放电现象中惊人的复杂现象,其特征是自组织和高能量密度结构的形成。埃里克·勒纳(EricLerner)使用的DPF具体设计——由一对10厘米长的同心铍电极组成,安装在低压下充满气体燃料的室内。外电极(即阴极),其外部半径为5厘米。内电极(即阳极),是一个半径为2.8厘米的空心圆柱体。完整视频:「原理篇」新核能革命:聚焦核聚变,是如何工作的?电极组件——LLPFusion的稠密等离子聚焦装置的核心。由LLPFusion提供电极通过一个快速开关与一组电容器相连,电容器的电压(通常)高达40,伏特。当开关闭合时,电容器会向电极发送一个强大的电脉冲,使电极之间形成一个环形火花放电。在其峰值时,有超过万安培的电流流过这个装置。这个火花到底是什么?将电容器组与电极连接起来,就会在它们之间的空间产生一个强烈的电场。在气体中,恰好没有与原子核结合在一起的少量电子,在巨大的力的作用下被加速向阳极方向移动,在沿途的过程中与原子碰撞,使更多的电子获得自由。失去电子的原子成为带正电荷的离子,并加速向阴极移动,在移动过程中与其他原子发生碰撞。有些原子还与电极相撞,释放出更多粒子(主要是阴极的电子)。随之而来的是一场“雪崩”,越来越多的电子被从原子中撞出,产生越来越多的自由电子和离子以及更多的碰撞。气体迅速转变为由自由移动的电子和离子,并组成高温、高能介质。这种介质就是物理学家所说的等离子体——有时被称为物质的第四种状态。实际上,宇宙中大多数物质都是以等离子态存在的。现在,有趣的事情开始了。电子流到阳极,离子流到阴极,构成了电流。电流会产生磁场。磁场作用于电子和离子,进而改变电流的模式。完整视频:「设备原理」聚焦核聚变:直接将核能转化为电能箍缩效应(Thepincheffect)这时,一种众所周知的物理机制——“箍缩效应”(Thepincheffect)开始发挥作用。“箍缩效应”是DPF集中能量的关键机制。简而言之,“箍缩效应”是指平行电流相互吸引的现象。这种效应是电流产生的磁场的结果。因此,携带强电流的等离子体将被挤压——压缩——垂直于电流的方向。完整视频:神奇的物理效应:什么是“箍缩效应”?左图:由新英格兰大学的斯蒂芬·博西(StephenBosi)演示箍缩效应。完整的视频可以在这里观看。右图:避雷针被闪电的夹击效应压碎。来源:Wikimedia

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