洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室(LANL)的研究人員正在探索一種創(chuàng )新方法，以緩解聚變能源開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵挑戰——失控電子的有害影響。聚變反應堆通過(guò)將較輕的原子核聚變成較重的原子核來(lái)提取巨大能量，但在這一過(guò)程中，過(guò)熱等離子體(溫度超過(guò)1.5億攝氏度)的不穩定性會(huì )導致電子失控，逃離磁場(chǎng)并與反應堆壁相撞，造成潛在損害。
為了應對這一挑戰，洛斯阿拉莫斯的核聚變專(zhuān)家邁克爾·萊夫利(Michael Lively)提出了使用“鎢霰彈槍”的解決方案。該方法通過(guò)向反應堆中注入一束毫米寬的鎢粒子來(lái)攔截失控電子。鎢因其優(yōu)異的強度和高熔點(diǎn)而被選中，已成為反應堆壁結構的關(guān)鍵部件。
模擬結果表明，鎢霰彈槍方法非常有效。注入的鎢粒子與失控電子發(fā)生碰撞，吸收其能量并使其偏離破壞性軌跡。失控電子束在接觸鎢粒子時(shí)幾乎立即被中和，其中8%的失控電子被鎢吸收，其余92%則被彈離或散射出軌道，不再對反應堆構成威脅。
此外，鎢粒子在反應堆內停留的時(shí)間遠長(cháng)于失控電子，意味著(zhù)一次鎢粒子注入可以提供針對多次失控電子事件的長(cháng)期保護。這一發(fā)現提高了該方法的效率和實(shí)用性。
下一步，研究人員將在實(shí)驗性聚變反應堆中測試鎢粒子注入方法。如果測試成功，這項技術(shù)有望被融入到未來(lái)的聚變反應堆設計中，為保護聚變反應堆免受等離子體控制的損失提供有效手段，無(wú)需損壞組件或停機進(jìn)行昂貴維修，為更清潔、更可持續的能源未來(lái)鋪平道路。
