失控电子的减速为聚变能量铺平了道路

融合能力有可​​能提供清洁，安全的能源，不会产生二氧化碳排放。然而，模仿太阳能过程是一项艰巨的任务。查尔姆斯理工大学的两位年轻等离子体物理学家现在已经向功能聚变反应堆迈进了一步。他们的模型可以导致更好的减速失控电子的方法，这可能会在没有警告的情况下破坏未来的反应堆。

需要高压和大约1.5亿度的温度才能使原子结合起来。好像这还不够，失控的电子正在对目前正在开发的聚变反应堆造成严重破坏。在有希望的反应堆型托卡马克中，不需要的电场可能危及整个过程。具有极高能量的电子会突然加速到如此之高的速度，以至于它们会破坏反应堆壁。

正是这些失控的电子让博士生Linnea Hesslow和OlaEmbréus成功识别并减速。他们与Chalmers物理系的顾问TündeFülöp教授一起表明，通过注入气体或颗粒形式的所谓重离子，可以有效减速失控的电子。例如，氖或氩可以用作“制动器”。

当电子与离子核中的高电荷碰撞时，它们会遇到阻力并失去速度。许多碰撞使速度可控并使融合过程继续进行。使用数学描述和等离子体模拟，可以预测电子的能量 - 以及它在不同条件下的变化。

“当我们能够有效地减速失控电子时，我们距离功能性聚变反应堆更近了一步。考虑到以可持续的方式解决世界不断增长的能源需求的选择很少，聚变能源非常令人兴奋，因为它从普通燃料中获取燃料海水，“Linnea Hesslow说。

她和她的同事最近将他们的文章发表在着名的期刊“ 物理评论快报”上。结果也引起了研究领域的极大关注。在短时间内，24岁的Linnea Hesslow和25岁的OlaEmbréus在许多国际会议上做过演讲，包括美国马里兰州安纳波利斯的Sherwood Fusion理论会议。

“对这项工作的兴趣是巨大的。未来的大规模实验需要知识，并且在解决困难问题时提供了希望。我们希望这项工作能够在未来产生重大影响，”TündeFülöp教授说。

尽管在过去五十年中聚变能研究取得了很大进展，但仍然没有商业聚变发电厂。目前，所有人都在关注与法国南部ITER反应堆有关的国际研究合作。

“许多人相信它会起作用，但是前往火星比实现融合更容易。你可以说我们正试图在地球上收获星星，这需要时间。它需要非常高的温度，比温度高太阳的中心，让我们在地球上成功实现融合。这就是为什么我希望研究能够及时解决能源问题所需的资源，“Linnea Hesslow说。

事实：融合能量和失控电子

当使用高压和约1.5亿摄氏度的极高温度组合轻原子核时，会发生聚变能。能量的产生方式与太阳能一样，该过程也可称为氢能。融合能力是比核能更安全的替代方案，核能基于重原子的分裂(裂变)。如果在聚变反应堆中出现问题，整个过程就会停止并变冷。与核事故不同，不存在周围环境受到影响的风险。

聚变反应堆中的燃料重量不超过一个印章，原材料来自普通海水。

到目前为止，聚变反应堆还没有能够产生比供应更多的能量。所谓的失控电子也存在问题。防止这种损坏的最常见方法是注入重离子，例如氩气或氖气，由于它们的大电荷而起到制动作用。查尔莫斯研究人员开发的一种新模型描述了电子减速的程度，为使这些失控的电子无害化铺平了道路。