突破性的發現使得核融合發電更有可能了!

重寫物理定律。

科學家發展出一項新的磁場假說,有助於解釋電漿場(域)突然斷裂與重新連接的方式,而且它可能是造成核融合可行的一個重要步驟。

核融合有可能永遠改變我們的能源供給,因為它可以提供乾淨、安全和差不多是無限的能源供給。但是研究人員幾十年來一直在努力使它能夠在適當的規模下運作,那是假如這個新電漿假說幫得上忙的話。

來自美國能源部(US Department of Energy,DOE)和普林斯頓大學(Princeton University)的研究人員,設法要解釋在核融合反應中的電漿行為,否則這似乎違背了物理學的標準定律。

這個假設詳細觀察一種名為磁重聯(magnetic reconnection)的神秘現象,電漿裡的磁力線聚集在一起、分裂、然後再次爆炸性地重新連接。如果你想要維持核融合反應穩定的話,這是一個大問題。

下面的動畫是這個現象的展示,磁場以紅線和藍線顯示:

mag-rec

除了出現在核融合反應裡,這種磁重聯還造成了太陽耀斑(solar flares)宇宙射線爆發(cosmic ray bursts)、以及在地球上看到的北極光

但是,儘管科學家之前發展出對這種現象的解釋,但他們不確定為什麼會發生得這麼快,比傳統物理學理論所認為的要快得多。

藉由參考另一種被稱為電漿團不穩定性(plasmoid instability)的現象,新的假設尋求解釋磁重聯。當強大電流通過時,電漿片(plasma sheet)被觀察到分裂成較小的孤立島狀物(island)。

根據這個團隊,電漿團不穩定性以線性相位開始(遵循標準物理學規則)然後加速到更容易爆發的相位。

研究人員執行計算來解釋每個相位的長度和物理基礎,首次展示電漿團不穩定性如何能假設性地導致磁重聯。

那麼,這如何影響核融合呢?許多當前的核融合實驗使用強大的磁鐵將氫電漿熔合成氦,但是當電漿開始產生自己的磁場時,持續反應所需要的力會分裂。

新的假設可以讓我們更加了解磁重聯何時會開始加速,進而有助於科學家找出控制或限制它的方法,允許更穩定、更持久的核融合反應。

現在,不確定我們是否會設法使得核融合(或”罐子裡的恆星“)反應有效率和便宜到可以用,但科學家是充滿希望的

這項研究也有一個額外的好處,因為它可以協助科學家預測太陽風暴可能襲擊的時間。太陽風暴是來自太陽的能量波,有可能破壞全球通信和電力網絡。

但是如果有一天我們發現自己在享受核融合電力的好處,那麼我們可能要感謝電漿團不穩定性。

這項研究發表於電漿物理學(Physics of Plasmas)期刊

來源: ScienceAlert

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