证据支持桌面核聚变装置

研究人员普渡大学正在报道新的证据支持他们早些时候发现的一种廉价的“桌面”设备,该设备使用声波来产生核聚变反应。

研究人员认为,新的证据表明,“声融合”通过产生微小的气泡,以巨大的力量内爆,从而产生核反应。历史上,核聚变反应堆需要数十亿美元的大型机器,但声聚变设备的建造成本可能只是这个成本的一小部分。

“实际上,我们正在做的是在一个简单的桌面设备中产生核排放,”普渡大学(Purdue University)核工程教授、首席研究员鲁西·塔里亚克汗(Rusi Taleyarkhan)说。“这确实是这项发现的重大意义——历史上第一次使用简单的机械力来启动可与恒星内部相媲美的条件。”

这项技术可能有一天会产生一种新型的低成本、紧凑的探测器,用于安全应用,利用中子探测手提箱中的物品;用于研究用中子分析材料分子结构的装置;欧洲杯足球竞彩廉价制造新型合成材料和高效生产氚的机器,氚被用于从医学成像到手表表盘的众多应用;欧洲杯足球竞彩以及研究宇宙学中各种现象的新技术,包括中子星和黑洞的工作原理。

这个装置是一个透明的玻璃罐,大约有两个咖啡杯的高度堆叠在一起。罐内是一种叫做氘丙酮的液体。丙酮含有氢的一种形式,称为氘,或重氢,它的原子核中含有一个质子和一个中子。普通氢原子的原子核中只有一个质子。

研究人员将透明的液体罐暴露在每5毫秒(千分之一秒)的中子脉冲下,导致微小的空腔形成。与此同时,液体被特定频率的超声波轰击,导致空腔形成直径约60纳米或十亿分之一米的气泡。然后气泡会膨胀到更大的尺寸,大约6000微米,或百万分之一米,大到足以用肉眼看到。

“这个过程类似于把弹弓从地球拉伸到最近的恒星,即我们的太阳,从而在释放时积累了巨大的能量,”Taleyarkhan说。

在纳秒内,这些大气泡以巨大的力量收缩,恢复到原来的大小,并释放出闪光,这是一个众所周知的现象,称为声致发光。由于气泡在内爆前会膨胀到相对较大的尺寸,它们的收缩会产生与恒星内部相当的极端温度和压力。研究人员估计,内爆气泡内部的温度达到1000万摄氏度,压力相当于海平面上10亿个地球大气压。

在这一点上,氘原子聚变在一起,就像恒星中的氢原子聚变一样,在这个过程中释放出中子和能量。这个过程还会释放一种叫做伽马射线的辐射和一种叫做氚的放射性物质,所有这些都已经被团队记录和测量过了。在该实验的未来版本中,所产生的氚可能会被用作燃料,以驱动与氘聚变产生能量的反应。

传统的核裂变反应堆产生的废料需要数千年才能衰变,而核聚变工厂产生的废料寿命很短,在10年或20年就会衰变到无害的水平。桌面实验是安全的,因为尽管反应产生了极高的压力和温度,但这些极端条件只存在于容器中液体的一小部分——在坍塌的气泡中。

这个过程的一个关键是气泡的原始尺寸和膨胀尺寸之间的巨大差异。从60纳米到6000微米,比通常声致发光形成的气泡大10万倍,而声致发光形成的气泡在内爆前只大10倍。

未来的工作将集中在研究如何扩大该装置的规模(这是它在实际应用之前所需要的),并创建便携式装置,使其无需使用现在用来用中子脉冲轰击气罐的昂贵设备。2020欧洲杯下注官网

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