減速逃逸電子進一步推進了核聚變能量研究

核聚變能量具有不釋放二氧化碳並提供清潔安全能量的潛力。然而，模擬太陽能過程是一個很難實現的任務。兩位瑞典查爾姆斯理工大學的年輕等離子體物理學家讓我們離可用核聚變反應堆又近了一步。他們的模型將引出更好的減速逃逸電子的方法。

要讓原子結合需要高壓和約1.5億度的高溫。但這樣還不夠，逃逸電子會在反應堆中造成嚴重破壞。在有望的托卡馬克類型的反應堆中，有害的電場會危害整個過程。極端高能的電子會突然加速到極高的速度，足以摧毀反應堆外壁。

credit: 煎蛋畫師BC

博士生Linnea Hesslow 和Ola Embréus成功鑒定並減速了這些逃逸電子。他們與物理系導師Tünde Fül?p教授一起證實，通過以氣體或者小球的形式注入所謂的重離子，能有效減速逃逸電子。例如，氖或者氬就可被用於「剎車」。

當電子與離子核心的高電荷碰撞時，他們就會遇到阻力並降低速度。大量的碰撞使得速度得以控制，從而聚變過程能繼續下去。通過使用數學描述和等離子體模擬，是有可能預測電子能量及其在不同條件下的變化。

Linnea Hesslow說道：「當我們能有效減速逃逸電子時，我們就離可用聚變反應堆更近了一步。考慮到以可持續方式解決全球日益增長的能源需求的選擇是如此之少，聚變能源非常激動人心，因其能以尋常的海水為燃料。」

該研究已發表在物理評論快報上。該成果也吸引了該研究領域的大量關注。在極短的時間內，24歲的Linnea Hesslow和25歲的Ola Embréus已經在大量國際會議上進行了報告，包括久負盛名的美國馬里蘭安納波利斯舉行的舍伍德聚變理論會議，其中他們是唯一來自歐洲的發言人。

雖然在過去50年里，聚變能源研究已經取得了巨大的進步，但仍然沒有商業聚變能源電廠。現在，所有目光都聚焦於法國南部的國際熱核實驗反應堆(ITER)相關的國際研究合作。

Linnea Hesslow說道：「很多人都認為會成功的，但登上火星比實現聚變還要簡單一些。你可以說我們在地球上嘗試收割火星，這只是時間問題。但在地球上實現可控聚變卻需要難以置信的高溫，甚至比太陽中心的溫度還要高。這就是為什麼我希望能給予研究所需要的資源來及時解決這一能源問題。」

論文原文: DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.255001

本文譯自 phys，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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