硼粉能讓核融合實驗設(shè)備“托卡馬克”更加穩(wěn)定

核融合是太陽及宇宙中所有恒星能量的來源，穩(wěn)定時幾乎可無限提供能量，因此科學(xué)家一直嘗試當(dāng)?shù)厍蛏蠌?fù)制核融合反應(yīng)，希望能獲取用之不竭的電力供應(yīng)。最近科學(xué)家找到一種能讓核融合實驗設(shè)備“托卡馬克”更加穩(wěn)定的方法──只需要往電漿中添入惰性硼粉。

托卡馬克（Tokamak，又稱環(huán)磁機(jī)）是目前受控核融合中被研究最多的設(shè)備之一，它看起來像個超巨大甜甜圈，利用外部纏繞的龐大線圈產(chǎn)生之磁場約束電漿（完全電離的氣體）、并盡可能使其與外界隔熱，然后通過中性束、離子回旋共振、電子回旋共振等各種方式將電漿加熱至上億度，進(jìn)而產(chǎn)生龐大能量。

然而托卡馬克技術(shù)目前最大的問題，在于電漿可能與托卡馬克內(nèi)墻的鎢元素混合導(dǎo)致冷卻，不只降低核融合效率，對反應(yīng)爐本身來說也是危險因素。雖然硼涂層有助于保持電漿處于穩(wěn)定反應(yīng)狀態(tài)，但現(xiàn)有方法依然不安全，科學(xué)家需先停止托卡馬克設(shè)備，然后引入有毒的乙硼烷氣體（由硼和易爆的氫氣制成），且這段過程所有人都必須遠(yuǎn)離設(shè)備。

現(xiàn)在，普林斯頓大學(xué)電漿物理實驗室（PPPL）團(tuán)隊找到了更安全的解決方法──硼粉粉末。研究人員表示，由于硼粉是惰性的，即不容易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，所以能在托卡馬克設(shè)備運(yùn)行的同時混入電漿中，幫助維持設(shè)備內(nèi)的溫度、讓電漿保持穩(wěn)定并避免電漿擦刮設(shè)備內(nèi)側(cè)管壁。

在團(tuán)隊實驗中，確認(rèn)硼粉能幫助科學(xué)家開發(fā)更受控的低密度電漿，這能通過磁脈沖抑制電漿的不穩(wěn)定性，對于需要長時間維持運(yùn)轉(zhuǎn)的核融合反應(yīng)設(shè)備來說相當(dāng)重要；與當(dāng)前具有潛在爆炸危險的乙硼烷氣體相比，粉末更安全、成本也更低。