等離子體用於核融合的限制已被克服：邁向無限清潔能源的一步

核融合中的等離子體

核融合研究人員已經超越了等離子體密度的“理論格林沃爾德極限”，並在確保反應器不會自我毀滅方面取得了長足進步，使無限清潔能源的目標又近了一步。美國能源和國防公司通用原子公司的研究人員在《自然》雜誌上發表的一篇文章中聲稱，他們在小型託卡馬克反應器中已經突破了這一極限。

理論上的格林沃德極限是在 20 世紀 80 年代聚變實驗中建立的，結果是氫等離子體密度的經驗極限，超過該極限氫等離子體密度就會變得不穩定。現在這個極限似乎已經過去了，因此精確基於等離子體密度的核融合似乎更接近了。

託卡馬克裝置是一種環形等離子體容器，其中氫氣在這種特殊狀態下被壓縮並過熱。理論上的最大壓縮水平就是所謂的“格林沃德極限”

研究人員表示，為了經濟上可行，大多數託卡馬克設計都需要實現高於格林沃德極限的等離子體密度，同時實現比典型高約束模式更好的約束。

先前超過格林沃爾德極限的嘗試已導致「限製質量急劇下降，甚至等離子體能量突然完全喪失」。

現在，在美國能源部通用原子公司營運的聖地牙哥工廠工作的研究人員表示，他們已經成功地產生了穩定的等離子體，其密度比格林沃爾德極限高出約20%，能量限製質量比格林沃爾德極限高出約50%。

研究人員表示，「實現這一迄今為止尚未探索的機制」可以幫助支持「世界各地許多聚變反應器設計的關鍵要求，並為經濟上可行的聚變能源生產開闢一條潛在的途徑」。

通用原子公司的研究人員之一 Siye Ding 告訴 Recharge，他的團隊幫助展示了「高密度和高約束之間的獨特協同作用，以及實現這種協同作用所需的條件」。

這些實驗也為託卡馬克反應器面臨的挑戰提供了“潛在的解決方案”，即保持“聚變等離子體邊緣足夠冷，不會損壞託卡馬克壁，同時保持等離子體核心足夠熱，以便在反應器中產生足夠的聚變功率」，” 他說。

他說，因此，結果提供了實驗證據和對所涉及物理的理解，這對於實現最緊湊的聚變發電廠設計「至關重要」。這將使我們能夠建造能夠達到更高密度和溫度並接近商業核融合的託卡馬克。

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