如何阻止核聚變反應堆熔化？

核聚變反應堆

科學家有充分的理由認為核聚變是能源生產的「聖杯」，核聚變不僅可以提供幾乎無限的能量，而且這種能量也是非常清潔的。自「原子時代」以來，核科學家一直致力於研究核聚變——這也是恆星產生能量的方式。

然而，由於核聚變反應的苛刻條件，因此很難對其進行有效地控制。就在本周，來自查爾姆斯理工大學的一個研究團隊在《物理評論快報》（Physical Review Letters）發表了一篇新的研究報告，其中概述了一種有助於阻止核聚變反應堆熔化的方法，這為可控核聚變掃清了最大的障礙之一。

核裂變通過分裂原子產生能量，但核聚變剛好相反。通過把較輕的原子核（通常是氫原子）結合在一起，核聚變產生的能量比核裂變高出數倍。核聚變在超高溫和高壓的條件下進行，本身維持這種反應就已經很困難，再加上逃逸電子可能會損壞甚至破壞核聚變反應堆，從而使可控核聚變進一步複雜化。

核聚變

如果核聚變因故中止，將會導致核反應堆內的溫度急劇下降。此時，仍然攜帶著來自等離子體的能量的逃逸電子突然加速到很高的速度，足以熔化、破壞反應堆壁，甚至摧毀核反應堆。

對此，科學家提出了一種控制這些逃逸電子的方法。研究發現，把重離子以氣體或顆粒的形式注入反應堆，使它們與逃逸電子發生碰撞，從而減慢這些電子的速度。該研究共同作者Linnea Hesslow表示：「當我們能夠有效地減速逃逸電子時，我們距離功能性聚變反應堆就更近一步了。」

可再生能源的巨大前景

面對化石燃料的逐漸枯竭，世界正加大力度研究可再生能源，其中核聚變具有最大的潛力。它可以提供幾乎零碳排放的清潔能源，而且幾乎是用之不竭的。相比之下，太陽能和風能依賴於氣候。

事實上，地球蘊含的核聚變能源非常豐富，因為它的燃料——重氫（氘）和超重氫（氚），可以從普通海水中提取。每升海水大約含有30毫克重氫，而這些數量的重氫聚變產生的能量等同於300升汽油。據科學家估計，地球大約含有10萬億噸的重氫。

可控核聚變

可控核聚變正在一步步成為可能，加拿大科學家提出在21世紀30年代用核聚變替代化石燃料。這個時間表是有可能的，特別是考慮到過去50年在聚變能方面取得的進展。當然，想要實現也並不容易。

科學家解釋，實現可控核聚變要比前往火星難多了。太陽的中心溫度高達1500萬度，壓力是地球大氣壓力的上千億倍，這是太陽中心核聚變的條件。然而，在地球上無法實現如此高的壓力，想要實現核聚變，只能把溫度升高至上億度。儘管難度巨大，但隨著技術的不斷突破，相信實現可控核聚變只是時間的問題。

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