PPPL物理学家提出先加热等离子体再压缩——ScienceDaily

在美国，美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的物理学家计算出一条可能更高效的聚变点火路径：先加热等离子体，再提高其密度。据ScienceDaily报道，这一顺序所需的能量可能显著少于先压缩等离子体的方法。

路易斯·德尔加多-阿帕里西奥、马萨尤基·小野和乔纳森·梅纳德的研究发表于《Physical Review Letters》期刊。研究人员扩展了劳森判据——这一数学条件描述了等离子体能否在足够长的时间内保持高温和高密度，从而在无需额外外部加热的情况下维持聚变反应。

点火的额外因素

在新模型中，科学家考虑了四个可能影响实现和维持点火的过程：作为反应产物的氦积累、来自反应堆内衬的杂质进入等离子体、磁场中电子产生的同步辐射，以及等离子体的热量损失。

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作者分析了所谓的科迪鞍点——需要外部加热的等离子体与能够依靠自身热量维持反应的等离子体之间边界上的区域。为进行评估，他们使用了Q系数，该系数比较聚变反应功率与外部加热功率。在使用纯燃料的理想化等离子体中，这一区域大致对应Q = 5，但杂质和强磁场可能提高所需数值。

钨的影响及后续验证

根据团队的计算，浓度为万分之一的钨杂质可使点火所需压力大约增加一倍。由于耐高温，钨被用于十多座新一代聚变装置的内壁，但其进入等离子体可能使反应堆运行更为复杂。

这项研究属于理论研究：所提出的方法尚未经过实验验证。PPPL团队计划利用计算机模拟对其进行研究。这些结论可能适用于托卡马克和仿星器的设计，二者均通过强磁场约束等离子体。