“洛克希德马丁”要造核聚变反应堆

美国军事企业洛克希德·马丁公司正在建造一种新型核聚变反应堆。照片来源:美国洛克希德公司

美国军事企业洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)公布了10月16日在其位于棕榈谷的臭鼬工厂建造的紧凑型核聚变反应堆(CFR)的一些信息，这让许多科技极客抓狂。该公司表示，它已经找到了一种密封极高温度电离气体或等离子体的创新方法，这意味着它可以建造一个相当于目前规模1/10的反应堆，比如国际热核聚变实验堆(ITER)，这是一个正在法国建设的国际核聚变项目。

如果能建造这样一个更小、更经济的反应堆，那将是一场改变世界的革命，因为建造ITER至少要花费200亿美元，这只能证明核聚变的反应原理，而不能让它发电。然而，由于缺乏足够的真实信息来源，没有人会说洛克希德的新方法会引发一场革命。"我们不能简单地依靠这些信息来得出结论。"英国富勒姆阿宾顿聚变能源中心主任史蒂文·考利说，“如果这不是洛克希德公司的声明，你可能会说这些只是一堆疯狂的想法。”

洛克希德团队预测可能需要五年时间来证明新核反应堆的概念。之后，他们估计还需要五年时间来建造一个样本反应堆，能够提供100兆瓦的电力，足够一个小城市使用，而且反应堆还可以安装在卡车车厢里。洛克希德公司网站上的一段视频甚至讨论了在船只和飞机上安装一个循环流化床锅炉的可能性。

然而，洛克希德公司发布的信息并没有给出反应堆特征的详细描述。10月16日，美国航空周刊对团队负责人托马斯·麦奎尔的采访披露了更多细节。

核聚变的目的是通过获取轻核，通常是氢同位素，并将它们融合在一起形成氦，从而释放出原子核内的能量。问题是所有的原子核都带正电并且相互排斥。为了使它们足够紧密地融合在一起，有必要将等离子体(一种由原子核和电子组成的气体)加热到1亿摄氏度以上，这样原子核就可以高速运转并在相互碰撞后融合。由于这一过程中的高温将熔化世界上所有的金属，建造核反应堆的挑战是密封等离子体而不接触反应堆的边缘。许多反应堆，如超导托卡马克ITER，选择使用超强磁场来密封等离子体。

从洛克希德公司提供的照片中可以看出，恒虚磁场非常类似于一个被称为尖端几何形状的磁场，或者有人称之为“尖桩围栏”。这张照片展示了一系列串联排列的环形电磁铁，就像窗帘轨上的拉环。如果是栅栏，等离子体将在环形磁场中沿轴线移动，电磁体将产生朝向中心等离子体的磁场。这种效应是，如果轴附近的带电粒子向外移动，周围的电磁场会将它再次推回。起初，这个力很小，但是粒子离轴越远，周围磁场的推力就越大。密封的等离子体往往不稳定，导致其他种类的融合。

20世纪50年代，纽约大学教授哈罗德·格拉德(Harold Grad)首先提出了尖端几何，但后来被放弃了，因为实验表明这种机械方法有一个漏洞:粒子会从两个环形电磁场之间的缝隙中逃逸。然而，近年来在一些器件的制造中，一些尖端几何形状已经复活，例如可以产生3D尖端几何形状而不是线性尖端几何形状的多面势阱。根据《航空周刊》的报道，循环流化床锅炉将在磁场中使用超导管道，这只是在20世纪50年代才发展起来的。这种超导体可以提供强大的电磁场来增强密封效果。洛克希德公司的公开信息还提到，它将结合几种最佳质量的密封材料。考利认为，他们也可以使用一种称为场反转配置(FRC)的技术，在这种技术中，螺旋磁场将被引入等离子体密封过程，从而使其能够自我密封。FRC也开始于20世纪60年代，但是这种方法非常“短命”，持续时间只有千分之一秒。"他们可能会试图在栅栏上安装一个玻璃纤维混凝土."考利推测。

根据10月17日的相关信息，麦奎尔在10月9日起草的三份美国专利申请文件披露了更多关于核聚变反应堆的具体信息。它看起来确实像一个复杂的几何装置，但它比栅栏复杂得多。它的两端也有一个叫做磁镜的结构，作为一个磁塞防止粒子沿轴逃逸。

与此同时，一些科学家还指出了这种设备的一个潜在问题，即反应容器中由超导*成的电磁线圈。如果它们在工作的核聚变反应堆中，这些超导体将被核聚变产生的高能中子摧毁。其他使用高温超导体的设计有超过1米厚的挡板，以防止电磁线圈被中子损坏，尽管麻省理工学院的研究人员坚持认为挡板可以切割成77厘米厚。然而，这种挡板也被添加到洛克希德公司目前的设计中，研究人员称这将使核聚变反应堆的直径从该公司声称的7米增加到18米。(李冯公主)

中国科学新闻(2014-10-21第三版国际版)

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