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標題: 科學家找出核融合失敗重要之因 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2019-6-6 04:34 PM 標題: 科學家找出核融合失敗重要之因

[attach]127560683[/attach]　　如果要進行核融合反應﹐我們需要將反應爐溫度提高到1億°C 以上﹐顯然所使用的材料跟設備都需要具備一定耐熱度﹐不過最近美國科學家發現﹐受到粒子輻射影響﹐核融合設備重要金屬鎢的熔點下降﹐造成材料失效﹐導致核融合反應失敗。
　　核融合做為備受看好的未來能源﹐科學家一直以來想要設計既安全又能順利商轉的核融合技術﹐若研發成功﹐核融合設備就能提供龐大的無碳電力﹐安全事故風險與放射性廢棄物產量也比現有的核分裂技術還要低。不過打造核融合極為困難﹐研究花費也難以想像﹐假如反應爐失控發生電漿破裂﹐電漿會快速釋放能量並破壞核融合裝置﹐使內壁蒸發或是熔化﹐失控的高能量電子束也會導致設備局部受損﹐重新設計與打造設備都是一筆龐大支出。
　　因此為了模擬核融合反應爐材料能承受多大的「痛苦」﹐美國SLAC國家加速器實驗室利用世界數一數二快的電子攝影機：超快電子繞射(Ultrafast Electron Diffraction﹐MeV-UED)來紀錄核融合反應爐中﹐重要金屬鎢的超快瞬間變化。
　　說快到底有多快？MeV-UED大概可以拍下100飛秒(10~15)以內的原子核和電子的運動﹐MeV-UED發射脈衝電子束(pulsed electron beams)後﹐高能量電子會穿過並散射材料中的原子核和電子﹐並在探測器上產生繞射圖﹐最終科學家得以重建材料結構中的超快運動。
　　MeV-UED設備是美國SLAC國家加速器實驗室直線型加速器同調光源(Linac Coherent Light Source﹐LCLS)的一部分﹐主要用來研究化學與固態系統的時間解析(time-resolved)以及超快原子﹑分子動力學。
　　研究團隊首先用高能雷射加熱鎢﹐之後再用MeV-UED紀錄鎢的變化﹐最終發現﹐鎢的熔點已不如以往。就如同首圖顯示﹐金屬鎢原子結構從左圖的有序固態狀態﹐在加熱短短5皮秒(10-12)內轉變成右圖﹐其中藍色點代表混亂與液化狀態﹐綠色則是介於固態與液態之間﹐受到輻射損傷的影響﹐金屬鎢已快速熔化﹐完全看不出其熔點高達3,422°C。
　　科學家表示﹐這項研究將有助於改良核融合反應爐材料﹐像是要如何緩解輻射損傷等等﹐除此之外﹐他們也認為進一步提高LCLS設備的性能相當重要﹐這樣一來就能更加瞭解材料在極端條件下的變化。

作者: wwchan 時間: 2019-6-7 08:16 AM

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作者: u8522048 時間: 2019-6-15 11:23 AM

連鎢都撐不住，那應該很難有材料撐得住核融合反應爐的高溫了。

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