美国科学家提出使用“钨霰弹枪”增强聚变反应堆稳定性

洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的研究人员正在探索一种创新方法，以缓解聚变能源开发中的关键挑战——失控电子的有害影响。聚变反应堆通过将较轻的原子核聚变成较重的原子核来提取巨大能量，但在这一过程中，过热等离子体（温度超过1.5亿摄氏度）的不稳定性会导致电子失控，逃离磁场并与反应堆壁相撞，造成潜在损害。

为了应对这一挑战，洛斯阿拉莫斯的核聚变专家迈克尔·莱夫利（Michael Lively）提出了使用“钨霰弹枪”的解决方案。该方法通过向反应堆中注入一束毫米宽的钨粒子来拦截失控电子。钨因其优异的强度和高熔点而被选中，已成为反应堆壁结构的关键部件。

模拟结果表明，钨霰弹枪方法非常有效。注入的钨粒子与失控电子发生碰撞，吸收其能量并使其偏离破坏性轨迹。失控电子束在接触钨粒子时几乎立即被中和，其中8%的失控电子被钨吸收，其余92%则被弹离或散射出轨道，不再对反应堆构成威胁。

此外，钨粒子在反应堆内停留的时间远长于失控电子，意味着一次钨粒子注入可以提供针对多次失控电子事件的长期保护。这一发现提高了该方法的效率和实用性。

下一步，研究人员将在实验性聚变反应堆中测试钨粒子注入方法。如果测试成功，这项技术有望被融入到未来的聚变反应堆设计中，为保护聚变反应堆免受等离子体控制的损失提供有效手段，无需损坏组件或停机进行昂贵维修，为更清洁、更可持续的能源未来铺平道路。