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突破性的发现使得核融合发电更有可能了!

2016-12-13 未解之谜网

重写物理定律。

科学家发展出一项新的磁场假说,有助于解释电浆场(域)突然断裂与重新连接的方式,而且它可能是造成核融合可行的一个重要步骤。

核融合有可能永远改变我们的能源供给,因为它可以提供干净、安全和差不多是无限的能源供给。但是研究人员几十年来一直在努力使它能够在适当的规模下运作,那是假如这个新电浆假说帮得上忙的话。

来自美国能源部(US Department of Energy,DOE)和普林斯顿大学(Princeton University)的研究人员,设法要解释在核融合反应中的电浆行为,否则这似乎违背了物理学的标准定律。

这个假设详细观察一种名为磁重联(magnetic reconnection)的神秘现象,电浆里的磁力线聚集在一起、分裂、然后再次爆炸性地重新连接。如果你想要维持核融合反应稳定的话,这是一个大问题。

下面的动画是这个现象的展示,磁场以红线和蓝线显示:

除了出现在核融合反应里,这种磁重联还造成了太阳耀斑(solar flares)、宇宙射线爆发(cosmic ray bursts)、以及在地球上看到的北极光。

但是,尽管科学家之前发展出对这种现象的解释,但他们不确定为什么会发生得这么快,比传统物理学理论所认为的要快得多。

藉由参考另一种被称为电浆团不稳定性(plasmoid instability)的现象,新的假设寻求解释磁重联。当强大电流通过时,电浆片(plasma sheet)被观察到分裂成较小的孤立岛状物(island)。

根据这个团队,电浆团不稳定性以线性相位开始(遵循标准物理学规则)然后加速到更容易爆发的相位。

研究人员执行计算来解释每个相位的长度和物理基础,首次展示电浆团不稳定性如何能假设性地导致磁重联。

那么,这如何影响核融合呢?许多当前的核融合实验使用强大的磁铁将氢电浆熔合成氦,但是当电浆开始产生自己的磁场时,持续反应所需要的力会分裂。

新的假设可以让我们更加了解磁重联何时会开始加速,进而有助于科学家找出控制或限制它的方法,允许更稳定、更持久的核融合反应。

现在,不确定我们是否会设法使得核融合(或"罐子里的恒星“)反应有效率和便宜到可以用,但科学家是充满希望的。

这项研究也有一个额外的好处,因为它可以协助科学家预测太阳风暴可能袭击的时间。太阳风暴是来自太阳的能量波,有可能破坏全球通信和电力网络。

但是如果有一天我们发现自己在享受核融合电力的好处,那么我们可能要感谢电浆团不稳定性。

这项研究发表于电浆物理学(Physics of Plasmas)期刊。

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