第二十一章 等離子實驗中窺端倪(第1/2 頁)
021等離子實驗中窺端倪
張衝志在回想中,已走到半路,這時收到威滕教授的電話,詢問他走到那裡了。
張衝志只好停止回想,暗中動用功力,在幾分鐘之內趕到高等研究所,威滕教授已發動起車來,他上車後立刻出發。
達特茅斯大學等離子體實驗室實際位於達特茅斯大學的Forrestal校園,與主校區有一定的距離,需要開車過去。
這次做實驗的裝置叫國家球形環面實驗器NStx-U,它在4115年建造完成後,成為研究等離子體和核聚變的利器,已經取得許多研究成果。
對於託卡馬克核聚變實驗裝置軒轅國也走在了世界的前列,比新陸國差一點外,比其他國家先進。
在核聚變過程中,關鍵要做到兩點:
1.如何將核聚變物質點燃。
這不僅需要每個鐳射器對準的方向控制地異常精確,也需要在這一極短的時間內每個鐳射器的能量大小需要嚴格控制,目前新陸國“國家點火裝置”可以將192個繳光器聚焦於同一點,而軒轅國的目標是43個。
2.如何將反應中的燃料盛住。
“超導託卡馬克”裝置的研製就是為了實現能將上億度的物質存放住,而這個超導裝置就是將反應物約束在一個密閉的環中,使其高速旋轉,將其固定在一個密閉的空間中,從而實現了變相盛放。
NStx-U和軒轅國的EASt超導託卡馬克都是這一型別。
現在除了東羅馬國馬普協會在玩仿星器,再沒有其他國家,查理王國的ItER還遙遙無期。
看著眼前這個如同八卦圖一樣的大傢伙,張衝志就象在看科幻片一樣,對新陸國強大的機械製造能力感到驚奇。
十二支長臂向四周引展出去,表面顯暗紅色,分為兩節,角節上都排列著兩排鐳射發射槍。再向裡是一個銀白色的圓盤,就象射電望遠鏡的接收鏡面,再向裡就是一個金色的球型空間。
到了上午10點鐘,隨著各種準備工作的結束,實驗室主任,史蒂芬.考利,接收到一聲聲報告。
“鐳射系統準備完畢!”
“液氮注入完畢,可以開啟超導磁場!”
“起導磁場正常啟動,磁場強度達到要求!”……
史蒂芬.考利一聲令下,十二隻巨大的紅色長臂向上升起,在金色球體的上空交匯在一起,實驗可以進行。
隨著微量氘和氚元素的注入,在中心快速旋轉,一百多支鐳射槍同時發出亮光,從四面八方照在中心的混合氣體上,立刻產生上億度的高溫,引起等離子體膨脹。
可是四周被強電磁場約束,無法向外擴散,於是在中心產生高溫高壓的環境,達到核聚變的臨界條件,氘和氚發生聚變,中心立刻生成一個火球,如同太陽一樣發出強烈的光芒和恐怖的熱量。
融著厚厚的防輻射玻璃,張衝志也能感受到這種來自太陽般的能量,裡面的物質都轉化為等離子態,在一個有限區域內高速旋轉、翻滾。
張衝志已經觀察過仿星器螺旋石實驗,它是利用4兆瓦的微波加熱裝置,使等離子體反應器內溫度迅速升高,電子溫度達到1億度,離子溫度也升至1000萬度攝氏度,氫元素等離子體脈衝持續時間達到了6秒。
這個NStx-U屬於託卡馬克裝置,是採用鐳射束點燃加熱氫元素等離子體。
軒轅國研製的全超導託卡馬克核聚變實驗裝置EASt成功實現了電子溫度超過5千萬度,持續時間102秒的超高溫長脈衝等離子體放電。
等離子體在內部執行非常狂暴,可以說是混沌狀態,對於等離子體觀測很困難,只能進行“等離子體診斷”,而不能插入一根探針觀測,因為這樣就會極大影響等離子體的執行。
黑星的探索絲也不能插入等離子體內觀測,所以張衝志對高溫等離子體的觀測,只能透過托克馬克或仿星體等裝置獲得。
幾乎所有著可控核聚變都離不開等離子體,因為只要溫度足夠高,電子都會從原子中脫離出來,物質的第四態就會顯現。
而對於核聚變等離子體更加難以把握,它可以說是湍流+高強度磁場+外部擾動。
雖然關於等離子體的問題很多,但是對於它的不穩定性湍流,制約等離子體種種難以難捉摸行為的基本方程現在都是知道的,就是Nasov和maxwell方程,但我們所能做的依然是近似計算或近似模擬。
研究等離子體