想象能够创造出无限的能量从一个笔记本电脑的锂电池和一些水。是的,这些来源的氢可以用来创建相同的能量会通过燃烧40吨煤:足够的权力九年的普通住宅。这就是融合可以交付,为什么它通常被称为圣杯的清洁能源。

融合是同样的能源生产的过程发生在太阳的核心。这种能量创造没有空气污染,没有核泄漏的威胁,温室气体排放为零,不会产生长期放射性废物。

2016年核聚变研究新闻

今年2月,德国的Wendelstein 7 x聚变反应堆成功地管理生产和含有氢等离子体在四分之一秒8000万摄氏度。

五天后,科学家们实验先进超导托卡马克装置(东)透露,他们已经设法在中国生产和创纪录的102秒内含有氢等离子体在较低温度5000万摄氏度。

为什么融合?

• 丰富的燃料:融合,通常氢的两种同位素用于创建氦。反应过程中释放能量。氘可以从水中提取和氚生产锂,这是地壳中发现的(和你的笔记本电脑的电池)。因此,燃料供应将持续数百万年。

• 高能量输出:在每个质量的基础上,融合比裂变,更有效的能源共同在今天的核电站。与融合,一克氘提供大约2.75亿千卡。裂变给相对较小每克2000万千卡铀- 235。化学能量,如化石燃料,是限制在大约10千卡/ g。融合产生27.5几百万倍的能源比化石燃料每克。
• 安全:少量的燃料用于核聚变装置、重量的邮票在任何一个时间,意味着大规模的核事故是不可能的。融合创造没有放射性副产品。下载188bet金宝搏一些植物成分成为放射性,但这将是安全的回收或处置传统在100年。相比之下,铀- 235的半衰期为703.8几百万年。

听起来不错。所以,是什么问题?

聚变反应堆工作通过加热粒子数百万摄氏度,同时暂停和包含产生的等离子体。等离子体悬浮超热离子别碰,因此,反应堆融化。在这个过热状态,粒子相互碰撞和融合在一起,在这个过程中释放出大量的能量。

有两种基本科学问题正在解决为了使聚变能成为现实:热损失和容器。令人难以置信的能量用来加热和控制等离子体。核反应堆必须能够保持温度和控制足够长的时间来实现聚变反应的净正能量。有最近的融合研究使用MATLAB解决这两个问题。

热损失

今年早些时候,麻省理工学院新闻报道:聚变反应堆的新发现可能解释热损失。麻省理工学院研究解决散热的问题由于两个来源的动荡,导致了电子和离子造成的大规模动荡。结果详细的两篇论文发表在期刊上核聚变和AIP等离子体物理学麻省理工学院的科学家内森•霍华德,博士生胡安·鲁伊斯鲁伊斯,麻省理工学院副教授安妮白和12个合作者。

在第一篇论文,多尺度模拟gyrokinetic托卡马克等离子体:增强热损失上由于跨耦合等离子体湍流广泛的计算机模拟显示,电子上的动荡,尽管大约1/60^th的大小,在ion-level,共存与大规模的动荡和具有较强的交互。在1亿摄氏度等离子体电子动荡被证明影响热量消散的质量,尽管长期以来的科学信仰,这种动荡是无关紧要的。

第二篇论文,电子密度梯度electron-scale稳定动荡的国家球形环实验装置由第一作者胡安·鲁伊斯鲁伊斯,提供独立的证据electron-scale湍流的影响。他的研究分析了许多实验从普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL),进行不同类型的反应堆。

Ruiz Ruiz利用MATLAB作为分析工具。这是用于检索实验数据存储在一个系统调用mdsplus。MATLAB也用于后处理和分析仿真数据输出从gyrokinetic代码套件中常用融合社区。对于这个研究,使用了两个代码套件:GS2和陀螺。MATLAB也在本文用于绘制图像。

“MATLAB可视化工具,光谱分析工具、广泛的内置函数伟大的文档在线的产品让我的研究在MATLAB非常可取的工具融合能量,”胡安Ruiz Ruiz说。

容器

容器是难以实现的。高温和压力在一个核反应堆需要让原子来克服他们的自然倾向和粘在一起,或保险丝。但强烈的热量和压力导致等离子体不稳定。这种不稳定性限制了效率,因此持续时间、聚变反应。

Imene Goumiri,普林斯顿大学的一名研究生,最近发表了一篇论文在《核聚变,建模和控制的等离子体旋转NSTX使用新古典环形粘度和中性束注入。Goumiri led控制器的设计,它使用一个反应堆内部的反馈传感器的实时控制等离子体的旋转使用两种不同类型的执行机构:第一个高能中性粒子注入等离子体,第二个依赖于磁线圈来创建一个拖累等离子体的旋转。

“Goumiri建立的模型等离子体旋转从收集的数据从PPPL国家球形环实验装置(NSTX)升级之前,和用它来构造MATLAB软件中的程序,”约翰·格林沃尔德和拉斐尔罗森写道普林斯顿大学新闻。”然后她程序翻译成一个预测模型基于PPPL透明代码,分析等离子体性能的全球标准。透明模型发现这种新方法是有效地控制旋转。”

这种方法使研究人员开发控制器从基于实验数据的模拟。它不需要额外的实验标定。这带来了两个明显的好处:它需要更少的实验现有的反应堆,它提供一个机制来测试和调整等离子体旋转融合设施尚未建立。

无限的能量永远:清洁能源的圣杯

在最近的突破政府资助的反应堆和领先的研究机构是我们可靠的融合能量,我也必须注意,还有大量的工作被完成在商业融合设施。这两个《纽约时报》和《时代》杂志最近报道的公司正在启动方法融合的挑战。我们将不得不等待,看看是否可持续融合是通过风投支持的公司,或大型跨国公司赞助的反应堆。无论哪种方式,融合是一种很有前途的能源,可以帮助解决我们的能源危机。