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俄新型开放式螺旋磁阱装置SMOLA投入运行

发布时间:2018-03-12 14:02:22 | 来源:科技部2018年03月12日
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据俄罗斯科学院消息,俄科院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所近日启用了新建成的开放式螺旋磁阱装置(SMOLA)。该装置能大大提高开放式磁阱中的等离子体温度,朝受控热核聚变迈出了重要的一步,也可用于研发近地行星航行的大功率推进器。

目前的热核聚变实验反应堆ITER的核心是托卡马克装置,即封闭式等离子磁阱,但托卡马克建设成本过高(ITER的预算超过150亿欧元),周期过长。其次托卡马克只能使用氚和氘的混合物产生的等离子体作为燃料,但氚本身具有放射性,会在反应过程中形成中子辐射,所以会造成和目前的核电站几乎相同的环境问题。

SMOLA装置所用的技术弥补了这些缺点,其结构更简单、成本更低,不使用氚作为燃料,能进行氘-氘等聚变反应。因为两个氘原子聚变时产生的中子少,所以能量损失小,造成的放射性低。此外,目前科学家能将等离子体加热到1000万摄氏度,而理论物理学家估计开放式螺旋磁阱将使纵向等离子损失减少为目前的1-5%,所以能将等离子体的温度再提高若干数量级。

由于开放式磁阱中的磁场线不是闭合的,等离子体会在装置的末端沿与磁场线垂直的方向逃逸,可能产生等离子泄漏,为解决这个问题,SMOLA装置设计了螺旋形的磁场。螺旋磁场可朝正反两个方向旋转,原理类似于绞肉机。绞肉机正常工作时肉馅会冒出,同样,当螺旋形磁场正向旋转时,等离子体会从磁场中逸出,对磁场进行配置后可使等离子流的速度提高到100公里/秒,这就为大功率航天推进器创造了技术基础。而当磁场反向旋转时,等离子体会向后移动,其冲量会相互抵消,从而使等离子体留在磁阱中,就如绞肉机的手柄倒转时,肉馅就会向后退回一样,在这种状态下可研究与等离子接触的物质的行为,或研发亚临界反应堆或常规核电站。

该研究所计划在处于设计阶段的新型气体动力多镜面磁阱中使用两个SMOLA装置。

 

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