binf/b/div辦公室中,徐川和梁曲閒聊了一會,聽了一下後續的工作安排。
仿星器的實驗他已經沒有插手了,幾乎都放給了能源研究所這邊安排,華星聚變裝置的第一次運行,數據還是相當的漂亮的。
不過他還是有一些其他方麵的擔憂。
當然,他並不是擔心仿星器無法實現真正的點火運行,這個點他不擔心。
由綜合型托卡馬克裝置改變成先進型仿星器裝置,路線更換的過程中需要調整的東西雖然有不少,但核心仍然是建立在磁約束理論的基礎上的。
而磁約束的核心,摸過等離子體湍流的數控模型、第一壁材料和約束磁場這三大塊了。
這三塊核心,在破曉聚變裝置上他們早就搞定了。
徐川擔心的,原本有兩塊,第一塊是小型化的可行性,另一個則是仿星器的功率可能不足,即實現點火後,引導出來的能量,可能遠遠不夠。
第一個問題從如今的實驗數據來看已經沒什麼太大的問題了。
但第二個問題,還不知道是什麼情況。
仿星器的優點在於等離子體湍流的控製比托卡馬克裝置要強很多,但它的功率,也是公認的比托卡馬克裝置要低。
它的輸出很難,或者說幾乎無法和托卡馬克裝置相比了。
這是因為仿星器的結構而注定的事情,也是徐川最為擔心的一塊地方。
尤其是的小型化後,功率可能會更低,低到產生的能量完全不夠的地步。
畢竟體積小了,反應堆腔室中能容納的等離子體數量也會更少,而氘氚等離子體的數量少的話,其碰撞形成聚變的概率也就更小。
可控核聚變反應堆,並不是說實現了點火,穩定了等離子體湍流的運行,完成了氘氚聚變並能將能量引導出來就行了。
這些隻是聚變的基礎,而在基礎上,還有個東西叫做q值。
這裡其實涉及到怎樣才能算是“實現了可控核聚變”這一個概念。
可能會有很多人認為,隻要是維持了反應堆腔室中等離子體運行,讓其聚變並且能引導出來能量就是實現了可控核聚變。
但實際上嚴格意義上來說並不是。
核聚變不是隨隨便便就可以點燃的,我們需要先向反應爐輸入能量才有可能從中得到輸出的能量(這指的是通過irf加熱天線提升等氘氚離子體的溫度,讓其碰撞聚變,產生更多的溫度)。
如果將輸入的能量看做‘輸入x’,那麼在維持等離子體運行的基礎上,從反應堆中引導出來的能量,就是‘輸出y’。
而y-x的差值,就是所謂的q值。
隻有當q值等於一的時候,反應堆才能不需要外界的能量輸入,依靠自身的聚變反應來維持穩定。
而q值超過1,則代表值反應堆可以向外麵輸出能量,q值越高,輸出的能量也就越高。
但由於目前的科技,發電站並不能對核聚變產生的能量進行&nbp;100%的轉化,理論上來講能達到40%至50%就非常了不起了,破曉聚變堆使用了磁流體機組+傳統熱機也就達到了73%而已。
再加上其他的各種損耗,粗略的進行估算,q值等於25的時候,可控核聚變就可以“保本”,即投入的‘錢’和發電產出的‘錢’平衡了。
隻是顯而易見的是,光是“保本”是不行的,考慮到龐大的基礎設施以及後續的維護成本,科學家普遍認為,可控核聚變的“q值”至少要大於50,才能算是真正實現了可控核聚變技術。
而破曉聚變裝置的q值,超過三位數。
這也是徐川當初選擇托卡馬克裝置作為目標的原因,托卡馬克裝置的內部溫度更高,反應堆腔室規整,能容納的氘氚等離子體更多,產生的q值會更大。
聽著徐川提出的這個問題,梁曲思索了一下,回道“提升聚變的溫度或許可以解決這個問題?”
徐川點了點頭,道“這的確是一個辦法,可以考慮。不過提升溫度,對於仿星器來說,一方麵難度較大,另一方麵可能有點治標不治本。”
“環形磁場中的帶電粒子一般需要沿環運動多圈才能連接底部和頂部,從而進行有效地中和電荷積累。但這一點對仿星器很不利,仿星器的各種形態的線圈數目非常多且極不規則,會形成大量局部磁鏡。”
“而磁鏡是可以在一定程度上約束帶電粒子的,這將導致一些粒子被“捕獲”在局部磁鏡中,無法完整地完成環向運動,也就不能消除磁場曲率和磁場梯度帶來的漂移,進而導致粒子損失。”
“特彆是用於加熱其它粒子的高能離子,由於碰撞頻率很低,一旦被局域磁鏡捕獲就幾乎逃不出來,損失很快。這對於聚變堆的自持加熱(聚變反應產生的35&nbp;ev氦原子核加熱氘和氚)是極為重要的。”
梁曲提出的建議的確可行,因為溫度越高,粒子的活躍性就越高,越是活躍,產生的碰撞幾率就越大。
但他更多思索的,是如何從根源上去解決這個問題。
這些天他一直都在思索如何重構仿星器的外場線圈和磁鐵繞組,並不是單純的因為三維結構的改進型超導體線圈的生產太難,還有一部分原因也是在想辦法解決這個問題。
聞言,梁曲也有些頭大,皺眉思索了一番後開口說道“但是仿星器的結構,要改變的話難度實在太大了。”
“它本身就是通過極高的工程難度來降低磁約束的難度的,如果重新構設的話,難度先不說,改變了它的結構,是否還能繼續小型化也是個很麻煩的事情。”
徐川搖搖頭道“不,仿星器的整體結構和形狀不能進行大幅度的調整和修改,調整了的話我們需要麵對等離子體磁島、磁麵撕裂、扭曲摸效應等問題。”
“而這些問題在小型化的過程中我們暫時根本就沒有手段解決,所以隻能依賴仿星器特殊的結構來避開。”
聞言,梁曲皺著眉道“那這樣的話就難了,目前來看,仿星器是小型化最有希望的一個,如果仿星器都行不通的話,我真不知道還有什麼能行得通,球床?還是慣性約束?”
徐川思考了一下,道“球床也需要麵對等離子體磁麵撕裂的問題,解決的辦法幾乎沒有,慣性約束這條路線我都不知道它能否走通聚變,暫時先放棄。”