近日，來自美國能源部普林斯頓等粒子物理實驗室（PPPL）的研究人員提出了一種新的理論，用來解釋等離子體在核聚變反應堆中消失之前到底發(fā)生了什么。這種理論有助于核工程師設計出更先進的聚變反應堆，而且可以幫助提高聚變反應堆的輸出功率，或將使發(fā)電量增加1倍，從而讓核聚變反應堆更有經濟效率。

　　在學術界一直存在這樣一種觀點：我們之所以用了幾十年的時間開發(fā)核聚變反應堆來發(fā)電，是因為物理學家并不完全清楚，在反應堆內的高溫等離子體是怎樣變化的。目前，我們所了解的是，一定條件下，發(fā)生核聚變反應時，這些等離子體在不到1毫秒的時間內就會消失。

　　麻省理工學院聚變技術研究員馬丁·格林沃爾德表示：“人類在聚變技術領域上的研究已經取得了很大的進步。從1970年開始，實驗性的核聚變反應堆所產生的能量已經提高了12個量級，這種提高的幅度遠遠大于同時期微芯片處理能力的發(fā)展。”盡管對于核聚變反應堆的研究取得了長足進步，但還是難改其尷尬的處境。維持核聚變反應堆運行所需的能量要大于其產生的能量，而且這種運行不能持續(xù)。這些都是發(fā)電廠應用核聚變技術時所必須面對的難題。

　　這項新的研究如同在該領域中的諸多研究一樣，旨在向實用性核聚變發(fā)電的目標更進一步。盡管目前為止，仍然無法解決所有的難題，但通過實驗表明，在反應堆中的等離子體密度存在一個實際的限制。如果超過一定的密度，等離子體就會變得極不穩(wěn)定，不僅會消耗能量，最終還會消失。如果研究人員無法找到造成這種現象的根本原因，就很難預測等離子體在什么時間崩潰。因此，在反應堆試驗中，研究人員正在努力避免接近密度限制。

　　根據研究人員提出的理論，等離子體在反應堆內會形成孤立個體。這些孤立個體會冷卻下來，從而導致等離子體消失不見。這些孤立個體很容易識別，可以選擇性地用微波將其加熱，這有可能使等離子體保持穩(wěn)定狀態(tài)。

　　普林斯頓等粒子物理實驗室的這項研究，使得核工程師們可以更好地預測到反應堆中將會發(fā)生什么狀況，有可能在未來所設計的反應堆內，讓等離子體更接近其理論上的最佳密度值。這就意味著，將會提高核聚變電廠的發(fā)電量。

　　該項目的主要研究人員、普林斯頓等粒子物理實驗室首席科學家大衛(wèi)·蓋茨表示，預計今年將會在研究性反應堆中測試這一理論。

　　格林沃爾德說：“雖然在理論上這種推測是合理的，但還不能完全解決核聚變反應堆的所有難題。研究只能解釋涉及等離子體密度限制的部分聚變機制。我們還需要解決很多的實際問題，比如，要如何優(yōu)化聚能密度?！?/p>

　　要想解決這些聚變技術問題，不僅需要更好的理論支持，還需要更強大的計算能力、更完善的演算方式，以及大量的實驗。也許，實用性核聚變電廠的出現還要再努力幾十年。