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可以释放清洁能源的微小钻石球体

2023-02-28 11:26:20

点火装置的科学家们将他们的 192 束激光瞄准了一个装有微型金刚石燃料舱的圆柱体。

强大的激光爆发产生了巨大的温度和压力,并引发了聚变反应——为太阳提供能量的反应。


  • 什么是核聚变?

点火装置是实验室的一部分,以前做过这样的实验,但这次反应产生的能量超过了用于触发它的激光功率。

几十年来,科学家们一直在努力达到这一门槛,希望有一天,能够建造利用聚变反应产生大量无碳电力的发电站。

那还有一段路要走。与此同时,在开发这项技术方面还需要做很多工作。


关键部件之一是胡椒粒大小的合成金刚石胶囊,它装有燃料。该球形胶囊的特性对于成功进行聚变实验至关重要。

球体必须非常光滑且无污染物——任何异常都可能破坏反应。

对球形胶囊的要求非常高。尽量减少杂质、空腔或不平整的墙壁等缺陷。

通过称为化学气相沉积的工艺制造合成金刚石。

制造每批 20-40 个胶囊需要大约两个月的时间,这些胶囊是通过在碳化硅核心周围精心分层微小的金刚石晶体并反复抛光制成的。

在开发过程中,他们发现即使是最细致的抛光也是不够的,因为在微观层面上,表面仍然凹凸不平。

他们最终发现他们可以在抛光的胶囊上涂上一层新的钻石晶体,以达到他们需要的干净镜面效果。


当金刚石胶囊到达 时,硅芯被移除,并使用一根细小的玻璃管将氘和氚填充到空心球体中,这两种重氢都为聚变反应提供燃料。

围绕该燃料芯块的是一个黄金和贫铀圆柱体。

胶囊的第三层也是最后一层是铝制圆柱体,用于在反应前冷却胶囊中的内容物。


另一个关键技术领域是光学——任何支持光的传输、检测或利用的东西。

由于运行着世界上最强大的激光器,它使用了很多这种技术,每次启动机器时光学元件都会损坏。


面临的下一个挑战将是进一步改进技术以复制和改进反应。

向前迈出的一步可能有助于促进对进一步研究的支持。这项实验改变了科学观点。点火一直被认为是几乎无法实现的,或者只有 40 年后才会发生的事情。1结果令人大开眼界。


NIF 科学家致力于激光光学


我们生产级别的研究需要大量资源,我们不能忽视生产。所以我们可能会继续壮大团队。毕竟,今天的研究会带来明天的产品。

世界各地的团队都在争先恐后地建造一个可用的聚变发电厂——使用各种方法。但这需要很多年和数亿资金。


里程碑事件可能会推动该行业的发展:因为点火已被证明是可能的。

需要这项投资来克服建造发电厂所面临的相当大的工程挑战——尤其是寻找能够承受聚变过程释放的高能量的材料。


在取得初步突破后,进展的势头会多快。

一旦你展示了第一原则,就像我们刚刚所做的那样,工程师就会接管控制权,找出如何可重复地做到这一点。




源:BBC


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