2019年7月3日
铍是一种坚硬的银色金属，多年来一直用于宇宙飞船和x光机。最近，金属有了一个新的角色，那就是提取驱使恒星和太阳到达地球的能量。铍是为证明核聚变动力的可行性而正在法国建设的国际核聚变反应堆(I欧洲杯足球竞彩TER)中用于墙壁的两种关键材料之一。
PPPL物理学家Robert Lunsford（左）和Rajesh Maingi（右）。（图片来源：Elle Starkman）
美国能源部（DOE）的物理学家普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）和通用原子公司（General Atomics）最近确定，向国际热核聚变实验堆（ITER）中注入微小的铍颗粒有助于稳定为聚变反应提供燃料的等离子体。
实验和计算机模拟表明，注入的颗粒有助于在等离子体中形成条件，从而激活称为边缘局域模（ELM）的小喷发。如果足够频繁地激活，这些微小的ELM可以防止可能阻止聚变反应和破坏ITER设施的巨大喷发。
研究人员的目标是在全球范围内模拟地球上的聚变，以获得几乎取之不尽、用之不竭的电力供应。这个过程需要等离子体，一个由自由漂浮的电子和原子核或离子组成的滚烫汤。原子核的结合释放出惊人的能量。
在目前的实验中，科学家们将锂、碳和碳化硼颗粒（具有相当多铍性质的轻金属）注入通用原子公司在圣地亚哥为能源部管理的DIII-D国家聚变设施。“这些轻金属是DIII-D中常用的材料，与铍有一欧洲杯足球竞彩些共同的性质。”PPPL的物理学家罗伯特·伦斯福德说，他是报告结果的论文的主要作者核材料与能源欧洲杯足球竞彩.
由于这三种金属的内部结构类似于铍，研究人员推断所有这些元素都会以类似的方式影响ITER等离子体。研究人员还利用磁场使DIII-D等离子体看起来像预计在ITER中发生的等离子体。
这是同类实验中的第一次。
这是第一次试图弄清楚这些杂质颗粒是如何渗入ITER的，以及你是否能充分利用温度、密度和压力的变化来触发ELM。事实上，这种含有这些元素的颗粒注射技术会很有帮助。
Rajesh Maingi，研究合著者和PPPL等离子体边缘研究负责人
如果是这样，注入可以最大限度地减少ITER中大型elm的危害。“自发发生的elm进入ITER第一层壁面的能量足以对壁面造成严重破坏。”伦斯福德说。“如果什么都不做，零部件的寿命就会短得令人无法接受，可能需要每几个月更换一次零部件。”
Lunsford自己编写的一个程序显示，注入直径为1.5毫米、厚度约为牙签的铍颗粒，会以激活小榆树的方式刺穿ITER等离子体的边缘。在该尺寸下，足够数量的颗粒表面将蒸发或烧蚀，以允许铍进入等离子体中最能成功激活ELMs的位置。
接下来的步骤将是计算由杂质颗粒在ITER中引起的密度变化是否真的会像实验和模拟所显示的那样激活ELM。这项研究目前正在与ITER的国际专家合作进行中。
科学家们把注入铍颗粒想象成许多工具中的一种，包括使用外部磁铁和注入氘颗粒，来管理像ITER这样的环形托卡马克装置中的等离子体。
研究人员希望在目前世界上最大的托卡马克装置英国的联合欧洲环（JET）上进行类似的实验，以验证他们的计算结果。伦斯福德说，“我们认为，需要所有人通过一系列不同的技术共同努力，才能真正控制ELM问题。”
美国能源部科学办公室支持这项研究。欧洲杯线上买球