等離子體產(chǎn)生的高能“阿爾法粒子”對(duì)維持持續(xù)聚變所需的超高溫條件至關(guān)重要。

世界上最大的仿星器裝置 —— 文德?tīng)柺┨┮颍╓endelstein） 7-X (W7-X) 的科學(xué)家們首次成功產(chǎn)生了高能氦-3離子。

科學(xué)家們?cè)谛侣劯逯斜硎荆骸霸谌蜃畲蟮姆滦瞧餮b置中，首次利用離子回旋共振加熱產(chǎn)生了高能氦-3離子 —— 這是聚變研究的一個(gè)里程碑。”

由馬克斯·普朗克等離子體物理研究所運(yùn)行的先進(jìn)聚變反應(yīng)堆W7-X進(jìn)行的這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，解決了利用聚變能的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。未來(lái)的聚變發(fā)電廠將依賴于有效約束超高溫、數(shù)百萬(wàn)度的等離子體。

這種等離子體會(huì)產(chǎn)生高能的“阿爾法粒子”（即氦-4原子核），它們對(duì)于維持持續(xù)聚變反應(yīng)所需的極端溫度至關(guān)重要。如果這些粒子逃逸過(guò)快，等離子體就會(huì)冷卻，反應(yīng)便無(wú)法維持下去。

利用氦-3離子模擬條件

鑒于W7-X的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)以及相較于成熟聚變發(fā)電廠的縮小設(shè)計(jì)，科學(xué)家們使用更輕、能量更低的粒子來(lái)模擬這些條件。

科學(xué)家們解釋說(shuō)：“在實(shí)踐中，更輕的氦-3離子被加速到適合此目的的能量。”

該團(tuán)隊(duì)采用了一種稱為離子回旋共振加熱（ICRH）的尖端技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

新聞稿補(bǔ)充道：“這類似于推秋千上的孩子：為了有效，每次推動(dòng)都必須精確地與秋千的固有頻率同步 —— 換句話說(shuō)，必須達(dá)到共振。”

ICRH利用強(qiáng)大的、兆瓦級(jí)的高頻波。通過(guò)將電磁波饋入含有氫和氦-4的等離子體，并將其調(diào)整到氦-3離子圍繞磁力線自然回旋的特定頻率（即其離子回旋頻率），這些粒子便能有效地吸收能量。

新聞稿強(qiáng)調(diào)：“這是首次在仿星器中利用離子回旋共振加熱（ICRH）產(chǎn)生高能氦-3離子：這是聚變研究領(lǐng)域的世界首創(chuàng)。”

“ICRH系統(tǒng)正在三國(guó)歐瑞吉集群（TEC）的框架下于W7-X開(kāi)發(fā)和運(yùn)行，由布魯塞爾皇家軍事學(xué)院等離子體物理實(shí)驗(yàn)室與于利希研究所IFN-1和ITE緊密合作完成。”

從核聚變到揭示宇宙奧秘

這項(xiàng)創(chuàng)新的意義遠(yuǎn)超地球范圍。研究人員發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)W7-X中氦-3粒子的相同共振過(guò)程，或許能解釋太陽(yáng)上一個(gè)令人費(fèi)解的現(xiàn)象。

研究團(tuán)隊(duì)指出：“這項(xiàng)研究不僅有助于開(kāi)發(fā)可持續(xù)能源，還出人意料地提供了關(guān)于太陽(yáng)如何運(yùn)作的見(jiàn)解。在W7-X中激發(fā)氦-3粒子的相同共振過(guò)程，也可能解釋了其大氣層中偶爾出現(xiàn)的富含氦-3的云團(tuán)。”

根據(jù)理論推測(cè)，太陽(yáng)中的氦-3粒子可能被自然產(chǎn)生的電磁波選擇性加速，形成巨大的云團(tuán)，其中氦-3的含量可達(dá)通常水平的10,000倍。

新聞稿總結(jié)道：“這些發(fā)現(xiàn)表明，聚變科學(xué)不僅在塑造未來(lái)，同時(shí)也在幫助我們解開(kāi)周圍宇宙的奧秘。”

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