日期:2022/10/27   IAE

美國能源部科學辦公室解釋……核聚變反應

 

描繪氘 (D) 和氚 (T) 聚變反應，該反應產生氦核（或 α 粒子）和高能中子。

核聚變反應為太陽和其他恆星提供動力。在聚變反應中，兩個輕原子核合併形成一個較重的原子核。該過程釋放能量，因為生成的單個原子核的總質量小於兩個原始原子核的質量。剩餘的質量變成能量。愛因斯坦方程 (E=mc2) 部分說明質量和能量可以相互轉換，解釋了為什麼會發生這個過程。如果科學家們開發出一種方法來利用地球上機器的聚變能量，它可能是一種重要的能源生產方法。

聚變可以涉及元素週期表中的許多不同元素。然而，研究聚變能應用的研究人員對氘氚 (DT) 聚變反應特別感興趣。 DT 聚變產生一個中子和一個氦核。在這個過程中，它還釋放出比大多數聚變反應更多的能量。在未來潛在的聚變發電廠中，例如託卡馬克或仿星器，來自 DT 反應的中子將產生電力供我們使用。研究人員專注於 DT 反應，因為它們產生大量能量，並且它們發生在比其他元素更低的溫度下。

美國能源部科學與聚變反應辦公室
能源部科學辦公室，聚變能源科學 (FES) 計劃旨在開發一種實用的聚變能源。為此，FES 與其他科學辦公室項目合作。他們與高級科學計算研究計劃合作，利用科學計算推進聚變科學以及核反應數據庫、核同位素生成和核合成研究的核物理計劃。 FES 還與 DOE 的國家核安全管理局合作，開展聚變反應的基礎研究，以支持 DOE 的核儲備管理任務。

聚變反應事實
ITER 國際聚變能實驗將是科學家們首次嘗試創造長時間的自持聚變反應。 ITER 中的“燃燒等離子體”將被等離子體本身發生的聚變反應加熱。
美國能源部位於勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的國家點火設施進行的聚變反應實驗需要 192 束激光束對準比豌豆還小的 DT 目標。這就像從距離盤子 350 英里的投手丘上投出一個完美的棒球。

資源和相關條款
聚變能是如何工作的？
美國能源部科學辦公室聚變能源科學計劃
近距離科學：開發高效聚變能源食譜
聚變研究點燃創新
在 2022 年 6 月的研討會上，了解 DOE 與私營部門為推進聚變發電所做的聯合努力。
致謝
Matthew Lanctot（美國能源部科學辦公室）

科學術語可能會令人困惑。 DOE Explains 對基礎科學中的關鍵詞和概念進行了直接的解釋。 它還描述了這些概念如何應用於能源部科學辦公室開展的工作，因為它幫助美國在科學領域的研究中脫穎而出。