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改进等离子体诊断系统,确保核聚变安全

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北京——中国研究人员改进了核聚变装置的诊断系统,为将来生产受控热核聚变动力铺平了道路。

在聚变反应所需的温度下,物质只能以等离子体态、自由负电子态和正核态存在。一些聚变反应堆利用磁场来限制热等离子体进行聚变反应。

等离子体是很难控制和包含,并受到突然终止,通常很少警告。当破坏发生时,等离子体中包含的相当大的热能和磁能会突然非常迅速地释放出来,从而导致破坏。

等离子体中电子对激光的散射称为汤姆逊散射。它作为一种已建立的测量聚变装置中电子温度和密度的方法,已被用来辅助聚变等离子体临界点的识别。

来自中国科学院航天信息研究所和中国科技大学的研究人员在科技大学的核聚变装置Keda Torus实验中测试了他们的新汤姆森散射诊断系统。

新系统以200hz重复频率的激光束和各1.5 J脉冲能量为强辐射源进行散射,实现了对5电子伏以下电子温度的精确检测,电子温度通常用能量单位表示。

单台激光诊断系统的时间响应速度是传统诊断系统的两倍。

研究人员表示,激光束的频率决定了诊断系统测量电子温度的频率。在热磁约束等离子体中,激光系统可以记录快速变化,测量湍流和电子涨落,从而保证聚变反应堆的安全运行。

在未来的研究中,研究人员计划开发基于更高频率激光束的汤姆森散射诊断系统。

核聚变有可能彻底改变能源生产,从氢和氦等常见元素中几乎可以获得无穷无尽的能量,而且不会产生危险的废料。

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