热核聚变新思路

核聚变新思路当今核聚变最热门的研究装置首推激光惯性约束和托卡马克。但是从长远来说，惯性约束有其无法避免的致命缺陷，便是每颗核燃料所输出的能量有限，通过大功率的激光进行点燃，能量的效率并不高。再大的核燃料就难以点燃。并不是未来大规模核聚变的首选。第二个是托卡马克装置，这种装置能够做得很大，能量也强，但是现在的研究方向是控制等离子体稳定。通过增加温度和密度来试图达到稳定核聚变的目的。但是这将是死路一条。因为在等离子体内按照量子力学的原理，总有一定概率正在进行核聚变，那怕温度只有几千度，但是这个概率非常小。所以对等离子体没有显著影响。但是一旦核聚变的概率上升到一定程度后，等离子体的性质将会加上一个参数，就是单位体积上等离子体的能量释放问题。我对现在的等离子物理研究发现，都没有把核聚变所释放的能量计算在内。核聚变较多的情况下，单位体积上的等离子体将会辐射出核聚变特有的电磁波，中子和中微子等。这些能量和物质将会影响周围的粒子的运动和物理状态，像吸收了特定的电磁波然后动量改变，或者核内处于不稳定状态。由于中子不具有库仑力的作用，所以在完全电离的等离子体中，将随中子浓度而发生改变。所以这种情况下的等离子体已经不能用经典的等离子体模型进行描述，我们应当把聚变发生一定概率以上的等离子体叫聚变体，聚变体会随着聚变类型有着不同的性质。托卡马克研究的方向是如何把等离子体高密度地约束在一个狭窄的环境中。但是随着聚变概率的提高，等离子体的性质开始发生改变，磁场约束开始难以奏效，变得十分不稳定最终碰壁。把聚变体当等离子体来看待并计算，这是个根本性的错误。如果说聚变体的话，最能够参照的便是太阳核心，聚变体还有一个特别的地方是，聚变体各个部分反应速率不均匀，尽管发生概率的会随温度和密度增加，但是某一个时刻温度低的部分发生聚变的次数或许比某一个时刻同样密度但温度高得多的部分的次数多。特别是像太阳，时不时会爆发巨大耀斑。所以聚变的装置应当是允许聚变体高度的不稳定性，但又能够保持能量平衡。也就是说，最好不要在狭小的空间内尝试加压等离子体，因为一旦发生聚变，将打破约束平衡。根据聚变体的特殊性质，要具有高度的包容不稳定性的装置应当是由双磁镜组成的约束装置。可以无需要壁，就算发生不稳定的变形，还是可以恢复到原样而不碰壁。但是最大的缺陷就总有一定的概率让等离子体穿过磁镜，但是这部分等离子体其实可以用磁场捕获并返还到磁瓶中。所以并不是什么难事。那如何才能使得聚变体达到核聚变，关键是约束时间。我们无法对聚变体做过多的约束，但是可以通过特别的方式使得核聚变得以进行。如下图：除了能量能够约束等离子体外，还有等离子体也能约束等离子体。我们可以看到上图，由一个一个双磁镜系统组成。但是却是比一般的磁镜系统都要巨大。这个是为了让中心成为聚变体。我们可以把高温等离子体想象成一个一个会发热的单元，这是因为都会有一定概率发生核聚变，并且因为整个装置体积巨大，热量散发从等离子体表面以电磁波和中性粒子散发，根据表面积和体积进行计算，越大的球形，表面积与体积比越小。也就是说能量损失越小。根据等离子体的热传递，在巨大的尺寸上，等离子体的热传递速率是有限的，那么将会在中心形成比周边更热的热斑。由于等离子体具有抗磁性，等离子体内部其实是不具有磁性约束的。当热斑达到聚变体的程度，会导致快速的放热过程，这种过程可能是一脉冲形式出现，在巨大的等离子体内，聚变体因达到聚变温度，使得反应速率增加，又由于热传递的有限性，会造成聚变体的膨胀和附近的等离子体达到聚变体温度。当反应膨胀的程度降低聚变体温度时，便收缩。也就是说，聚变体将可能以一次一次脉冲的形式发生，并且维持振荡的平衡。故如采用托卡马克装置，部分膨胀或脉冲输出能量的过程会让等离子体碰壁。而采用磁镜则可承受一定程度上的膨胀，膨胀带来等离子体温度的下降，阻止热核过度反应。聚变体的特殊性质，相对于等离子体，聚变体具有自身发射粒子，高能电磁波，自身增加势能和动能的能力。对于不同的元素，聚变的性质各不相同。如会产生中子的1。反应，在巨大的等离子瓶内，中心热斑产生在中子将难以穿透外面巨大的等离子体，将成为等离子体的的一部分，也可能衰变成质子。聚变体达到一定的反应速率时，放出的能量将大于核聚变需要输入的能量，产生的电磁波和粒子，他们将会被周围的等离子体吸收能量。就像太阳中心是氢的聚变体，而周围则是等离子体，聚变体发出的电磁波竟然要1万年才能传到太阳表面。这说明本装置跟太阳的自持氢核聚变反应原理一致。就算是如此强大的引力也不足以阻止聚变体的不稳定性。