美提出新型对撞聚变反应堆方案 [复制链接]

【英国《经济学家》周刊１１月２２日一期文章】题：另一种核聚变装置　　
    从世界开始利用核裂变生产电力起，科学家们就在研究如何通过一种与之相反的反应即核聚变来生产电力。把质量较小的原子核挤压聚变成质量较大的原子核也能产生能量。事实上，太阳就是以这种方式产生能量的。但是，尽管人们提出了许多关于如何建造最好的聚变装置的想法，用于聚变研究的大部分经费却被用在同一种设计上，那就是托卡马克装置。在托卡马克这个环形反应室里，强磁场促使热原子核飞速旋转、相互撞击并发生聚变。　　
    托卡马克装置的性能不稳定。要使它控制的热气体不发生泄漏是很困难的。原子核在环形反应室内沿着复杂的螺线轨迹跳动，并在气体中产生脉动。这些脉动使得气体可以从环形反应室的边上泄漏出来，从而使反应器无法点火。　　
    托卡马克装置还由于所用燃料的缘故在设计上有一个难以避免的严重缺陷。燃料在发生聚变以后产生快中子，快中子对反应器连续进行撞击，从而使反应器弱化并具有放射性。诺曼·罗斯托克和米希尔·宾德尔鲍尔以及亨德里克·蒙克霍斯特三位物理学家建议彻底放弃环形反应结构，并把托卡马克装置所选用的氘氚掺杂各半的混合燃料改为硼氢混合物。　　
    托卡马克装置所产生的中子流虽然具有破坏作用，但是它是——或者说应该是——这种装置能量的源泉。由于氦核带有电荷，所以磁场把它们紧紧吸引住。而中子则没有，它们摆脱了磁场的束缚，全都撞到反应器周围的屏蔽材料里，并在撞击时产生热量。　　
    罗斯托克和他的同事们提出的对撞聚变反应堆则不产生中子。从严格意义上来讲，这种反应堆装置实际上根本不能称为聚变反应堆。氢（含一个中子）和硼（含５个质子和６个中子）并不真的发生聚变。发生在氢核和硼核之间的连续碰撞所产生的是比原来的硼核更小的东西，即３个氦核。因此这种反应有时又被称为“轻裂变”。　　
    这种反应也将发生在一种不同形状的装置里——不是圆环而是圆柱形的装置里。这种圆柱形装置有一个沿轴线方向运动的磁场。分两条束流注入的燃料沿圆柱体反应器盘旋而下，其中的氢原子追逐硼原子并与之发生对撞。这些对撞的结果是，束流中的原子失去电子，成为带正电的离子。　　
    防止这些离子从圆柱体反应器中逃逸的是一种叫作“反向场配置”的东西。当离子在磁场中作螺旋运动时，它们就产生一个与第一个磁场方向相反的第二磁场。如果离子的速度很快，那么这个反向磁场就会克服原来的磁场并使之失去作用，迫使离子从原路返回。其结果是，在反应器里形成了一团椭球形的自约束热气体，气体上下翻腾并发生聚变。　　
    反向场结构并不是一个新概念。但是在罗斯托克提出的反应器里，轻裂变反应过程所产生的氦核速度极快，足以从磁场强度最弱的椭球形气体的两端逃逸出来。在那里，更多的磁铁将把它们汇集到一个叫做反向回旋加速器的声音悦耳的巴克－罗杰斯发声器里。这是一种逆向运转的粒子加速器，它不是使原子核的速度加快，而是使它们减慢，从而把释放出来的能量转换成电能。　　
    如果对撞聚变反应堆能行得通的话，那么这种装置将比托卡马克具有更小的体积、更容易维护而且不会产生放射性。但是罗斯托克和他的同事们设计的这种装置在目前不过是一种蓝图而已。