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这是关于反向融合赌注的更简单的写法:
几乎所有的融合方法都涉及将等离子体加热到极高的温度,然后用磁场将其限制,而实际上你真正关心的是让离子以高速相互碰撞。
这在细微之处是不同的。
温度意味着粒子相互碰撞的随机速度。你需要这种碰撞来克服原子核的静电排斥力,以便进行融合。等离子体越热,限制它就越困难——在数亿度时,几乎所有东西都会融化,因此你需要使用磁场来限制你的热等离子体。
出于各种原因,这非常难做到,但最大的原因是磁铁昂贵且难以操作。对于给定的对带电粒子的“推动”,使用电场的成本大约是使用磁场的百万分之一。
更重要的是,磁场对带电粒子没有做功,而电场则有。对于磁化等离子体,你需要用射频和粒子束注入器加热它,然后使用5-12特斯拉的磁场来限制等离子体,这需要超导磁铁,这意味着需要低温处理系统,这意味着要将它们与数亿度的等离子体和高能中子进行热绝缘……
更一般地说,几乎所有的融合方法都假设热化的离子-电子分布,其中离子和电子在等离子体内部都是“热”的。只有离子进行“融合”,而电子只是以辐射的形式损失能量的途径。
反向赌注是这样的:
使用电场使离子远远比电子“热”。你只需要一个能够提供约100kV的电源,而不是兆瓦级的射频加热和粒子束注入器。这相对来说便宜得多。
问题在于限制离子沿已知轨道运动,以便它们有很多机会相互碰撞。这可以通过磁场来实现,但成本远低于限制等离子体所需的成本。主要在IEC中,保持粒子被困住的是静电势阱。
用磁场限制等离子体意味着要用磁场压力克服等离子体压力,这与B^2/u0 ~ current^2 * u0成正比,其中u0 = 4πe-7。这意味着,获得大量的磁场压力非常困难。你需要兆安的电流,非常昂贵。
用势阱限制离子要便宜得多,因为电压便宜,但你也可以用磁场便宜地限制非常快速的离子,因为F~qvB。粒子移动得越快,磁偏转就越大。
历史上,IEC一直非常难以实现,因为次级碰撞问题:离子在第一次通过势阱后去哪里?它们能否再次相互碰撞,还是会丢失?非热化等离子体的建模和分析也比热化等离子体(离子和电子温度相同)要困难得多。
所有这些都意味着:
IEC融合的潜力是其他任何融合途径的100-1000倍更便宜。设备复杂性、体积等都更小。
在我看来,真正的重大胜利是IEC是燃烧质子-硼11的唯一方法,这无疑是最好的燃料来源:极其丰富,产生带电粒子。...
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