美最強輻射源欲拿氚作燃料 能量放大500倍

網易科技訊11月14日消息，據國外媒體報道，目前位於美國新墨西哥州桑迪亞國家實驗室中的Z Machine是世界上最強大的輻射源之一。其利用強磁場，配合大電流，以產生高溫、高壓和強勁的X射線，用於高能量密度科學研究。最新的研究表明，其通過新方法產生的能量將是現有最大能量的500倍。

研究人員在Z Machine的燃料中引入放射性氚，其將氚和氘的混合物加註到設備的燃料之中，能夠激發出更大的能量。研究人員指出，當燃料與設備電磁場融合後，能夠將中子的轉化效率提高80多倍。

長期以來，Z Machine為實驗室的計算機模擬提供關鍵信息，主要用於測試美國核儲備情況。而天體物理學家也會使用Z Machine打造極端狀態，模擬行星內核的極端環境。

當這種設備運行後，Z Machine的超強電磁場將會作用於預熱後的燃料，觸發聚變反應。

隨著氚元素的加入，Z Machine有效提高了產生中子上限，釋放的中子量能夠達到原有的80多倍。此外，相對於僅僅採用氘或者其他辛烷值較低的燃料，氚元素的加入能夠讓Z Machine產生的能量達到現有的500多倍。

桑迪亞脈衝能量加速器科學與技術團隊的高級經理邁克·庫尼奧(Mike Cuneo)指出，「此前並沒有能夠創造出如此巨大能源的設備。換句話說，我們面前的不再是原始的篝火，而是先進的噴燈。 」

目前研究人員關於在燃料中外加氚的實驗依舊處於早期階段，預計最早在三年後，該實驗能夠將燃料中氚和氘的混合比例提高到50:50。

今年7月份，研究人員進行了一次關於設備硬體以及儀器儀錶的運行測試。三個星期之後，研究人員第一次在燃料中加入了氚進行實驗，其僅僅佔到燃料總量的百分之一。

目前在美國境內，僅僅有兩家氚實驗室，能源發生器支持使用氚做燃料，其中包括勞倫斯利弗莫爾國家實驗室以及羅切斯特大學的激光能量實驗室。

由於氚分子極小，其半衰期長達12年，對環境有著潛在的影響和危害。研究人員在實驗中也採取了積極的預防措施，以確保這种放射性物質不會污染到Z Machine設備的冷卻水。

庫尼奧指出，「目前我們的實驗還處於摸索階段。今後我們將在實驗燃料中逐步增加氚的比例。但是氚分子體積太小，就像海灘上的沙子，會滲透到設備的任何部位。因此，目前我們的實驗還很謹慎。因為Z Machine還沒有相應的存儲設備。」

研究人員指出，氚分子會依附到Z Machine設備中心區域的金屬壁上，從而會造成潛在的放射性危害。因此每天Z Machine在運行之後，技術人員需要進入其中進行清理。但目前為止，在實驗中尚未存在氚分子泄漏的情況。

設備集成部負責人布倫特·瓊斯（Brent Jones）指出，「氚的使用在設施控制以及輻射防護方面有著相當高的要求。值得慶幸的是，桑迪亞—加利福尼亞天然氣傳輸集團在處理氚方面有著幾十年的經驗，其在氚的儲存、運輸以及放置方面有著獨特的方法。他們開發了一種裝置，可以載入一定數量的氚。」

研究人員依舊在評估是否能夠將氚用於非限制的實驗中。

目前的限制性實驗僅僅能夠測試設備材料耐受性以及對壓力的兼容度，但還不能精確確定聚變反應的程度。項目負責人庫尼奧表示,「在Z Machine引入含氚燃料僅僅是實驗的第一步。目前還有很多工作要做。譬如如何清除Z Machine設備中心金屬壁上殘留的氚分子問題。初步想法是在反應後立即清除氚分子，使其不再粘附在金屬壁上。我們需要將設備中心的放射性水平降低到安全邊界之內，然後再讓技術人員進行清理。」

一旦在實驗中放開限制，研究人員也稱起初使用的氚含量也非常小，隨後逐步增加劑量。

庫尼奧稱，「我們希望能夠在非限制實驗中安全處理1%到3%的氚，這將足以為聚變反應、相關武器的科學實驗以及中子效應測試提供足夠的能量。」（晗冰）

本文來源：網易科技報道責任編輯：王真

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