洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)的研究人員正在探索一種創(chuàng)新方法，以緩解聚變能源開發(fā)中的關鍵挑戰(zhàn)——失控電子的有害影響。聚變反應堆通過將較輕的原子核聚變成較重的原子核來提取巨大能量，但在這一過程中，過熱等離子體(溫度超過1.5億攝氏度)的不穩(wěn)定性會導致電子失控，逃離磁場并與反應堆壁相撞，造成潛在損害。
為了應對這一挑戰(zhàn)，洛斯阿拉莫斯的核聚變專家邁克爾·萊夫利(Michael Lively)提出了使用“鎢霰彈槍”的解決方案。該方法通過向反應堆中注入一束毫米寬的鎢粒子來攔截失控電子。鎢因其優(yōu)異的強度和高熔點而被選中，已成為反應堆壁結構的關鍵部件。
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間遠長于失控電子，意味著一次鎢粒子注入可以提供針對多次失控電子事件的長期保護。這一發(fā)現(xiàn)提高了該方法的效率和實用性。
下一步，研究人員將在實驗性聚變反應堆中測試鎢粒子注入方法。如果測試成功，這項技術有望被融入到未來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，無需損壞組件或停機進行昂貴維修，為更清潔、更可持續(xù)的能源未來鋪平道路。
