科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，一種常見的家用清潔劑中含有的礦物硼，能夠極大地提高一些聚變能源裝置的能力，使其能夠像太陽和恒星那樣在地球上產(chǎn)生聚變反應(yīng)所需的熱量。
美國能源部（DOE）普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室（PPPL）的物理學(xué)家與日本研究人員合作，在日本的大型螺旋裝置（LHD）上進(jìn)行了觀察，這是一個(gè)扭曲的磁性設(shè)施，日本人稱之為"日珥"。這些結(jié)果首次證明了在被稱為恒星器的設(shè)施中限制熱量的新方法，與日光電子管相似。這些發(fā)現(xiàn)可以推動(dòng)扭曲的設(shè)計(jì)成為未來聚變電站的藍(lán)圖。
研究人員通過向助長聚變反應(yīng)的LHD等離子體中注入微小的硼粉顆粒，產(chǎn)生了更高的約束效應(yīng)。他們通過一個(gè)安裝在PPPL的滴管進(jìn)行注入，急劇減少了湍流和渦流，并提高了產(chǎn)生反應(yīng)的封閉熱量。PPPL物理學(xué)家Federico Nespoli等人在《自然-物理學(xué)》雜志上刊登了相關(guān)論文。
當(dāng)研究人員在2018年啟動(dòng)這個(gè)項(xiàng)目-LHD雜質(zhì)粉末滴管時(shí)，他們?cè)Ｍ赡軙?huì)對(duì)能量封閉產(chǎn)生影響。觀察結(jié)果比他們預(yù)期的還要好，在等離子體半徑的很大一部分范圍內(nèi)，湍流得到了抑制。這次研究結(jié)果將為控制聚變反應(yīng)堆中的高性能等離子體提供一個(gè)很好的工具。
恒星器，在PPPL創(chuàng)始人萊曼-斯皮策的領(lǐng)導(dǎo)下于20世紀(jì)50年代首次建造，是一個(gè)很有前途的概念，長期以來一直落后于被稱為托卡馬克的對(duì)稱磁性設(shè)施，托卡馬克已經(jīng)成為生產(chǎn)核聚變能源的主要設(shè)備。恒星器可以在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行，幾乎沒有托卡馬克面臨的等離子體破壞風(fēng)險(xiǎn)，但是熱封閉性相對(duì)較差。
聚變將輕元素以等離子體的形式結(jié)合起來，釋放出大量的能量。托卡馬克和恒星器是科學(xué)家們尋求獲得安全、清潔和幾乎無限的核聚變能量，為人類產(chǎn)生核聚變能源的主要磁設(shè)計(jì)。盡管硼長期以來一直被用于調(diào)節(jié)墻體和改善托卡馬克的密封性，但科學(xué)家們以前還沒有看到 像這篇論文報(bào)道的那樣廣泛湍流減少和溫度上升。
這篇論文表示，LHD等離子體中顯著的熱量和約束改善可能是由于所謂的離子溫度梯度（ITG）不穩(wěn)定性的減少，它產(chǎn)生的湍流導(dǎo)致等離子體從約束中泄漏。湍流的減少與一種被稱為"新古典運(yùn)輸"的熱損失形成對(duì)比，后者是導(dǎo)致粒子從恒星器約束中逃脫的另一個(gè)主要原因。研究人員現(xiàn)在正在進(jìn)行新一輪的LHD實(shí)驗(yàn)，它將測(cè)試在質(zhì)量注入率、等離子體密度和加熱功率的增加范圍內(nèi)，熱量和約束的改善是否持續(xù)。
