美最強(qiáng)輻射源欲拿氚作燃料 能量放大500倍

    據(jù)國外媒體報(bào)道，目前位于美國新墨西哥州桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室中的Z Machine是世界上最強(qiáng)大的輻射源之一。其利用強(qiáng)磁場(chǎng)，配合大電流，以產(chǎn)生高溫、高壓和強(qiáng)勁的X射線，用于高能量密度科學(xué)研究。最新的研究表明，其通過新方法產(chǎn)生的能量將是現(xiàn)有最大能量的500倍。

    研究人員在Z Machine的燃料中引入放射性氚，其將氚和氘的混合物加注到設(shè)備的燃料之中，能夠激發(fā)出更大的能量。研究人員指出，當(dāng)燃料與設(shè)備電磁場(chǎng)融合后，能夠?qū)⒅凶拥霓D(zhuǎn)化效率提高80多倍。

    長(zhǎng)期以來，Z Machine為實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)模擬提供關(guān)鍵信息，主要用于測(cè)試美國核儲(chǔ)備情況。而天體物理學(xué)家也會(huì)使用Z Machine打造極端狀態(tài)，模擬行星內(nèi)核的極端環(huán)境。

    當(dāng)這種設(shè)備運(yùn)行后，Z Machine的超強(qiáng)電磁場(chǎng)將會(huì)作用于預(yù)熱后的燃料，觸發(fā)聚變反應(yīng)。

    隨著氚元素的加入，Z Machine有效提高了產(chǎn)生中子上限，釋放的中子量能夠達(dá)到原有的80多倍。此外，相對(duì)于僅僅采用氘或者其他辛烷值較低的燃料，氚元素的加入能夠讓Z Machine產(chǎn)生的能量達(dá)到現(xiàn)有的500多倍。

    桑迪亞脈沖能量加速器科學(xué)與技術(shù)團(tuán)隊(duì)的高級(jí)經(jīng)理邁克·庫尼奧(Mike Cuneo)指出，“此前并沒有能夠創(chuàng)造出如此巨大能源的設(shè)備。換句話說，我們面前的不再是原始的篝火，而是先進(jìn)的噴燈。 ”
目前研究人員關(guān)于在燃料中外加氚的實(shí)驗(yàn)依舊處于早期階段，預(yù)計(jì)最早在三年后，該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⑷剂现须昂碗�的混合比例提高�?0:50。

    今年7月份，研究人員進(jìn)行了一次關(guān)于設(shè)備硬件以及儀器儀表的運(yùn)行測(cè)試。三個(gè)星期之后，研究人員第一次在燃料中加入了氚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其僅僅占到燃料總量的百分之一。

    目前在美國境內(nèi)，僅僅有兩家氚實(shí)驗(yàn)室，能源發(fā)生器支持使用氚做燃料，其中包括勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室以及羅切斯特大學(xué)的激光能量實(shí)驗(yàn)室。

    由于氚分子極小，其半衰期長(zhǎng)達(dá)12年，對(duì)環(huán)境有著潛在的影響和危害。研究人員在實(shí)驗(yàn)中也采取了積極的預(yù)防措施，以確保這種放射性物質(zhì)不會(huì)污染到Z Machine設(shè)備的冷卻水。

    庫尼奧指出，“目前我們的實(shí)驗(yàn)還處于摸索階段。今后我們將在實(shí)驗(yàn)燃料中逐步增加氚的比例。但是氚分子體積太小，就像海灘上的沙子，會(huì)滲透到設(shè)備的任何部位。因此，目前我們的實(shí)驗(yàn)還很謹(jǐn)慎。因?yàn)閆 Machine還沒有相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備。”

    研究人員指出，氚分子會(huì)依附到Z Machine設(shè)備中心區(qū)域的金屬壁上，從而會(huì)造成潛在的放射性危害。因此每天Z Machine在運(yùn)行之后，技術(shù)人員需要進(jìn)入其中進(jìn)行清理。但目前為止，在實(shí)驗(yàn)中尚未存在氚分子泄漏的情況。

    設(shè)備集成部負(fù)責(zé)人布倫特·瓊斯（Brent Jones）指出，“氚的使用在設(shè)施控制以及輻射防護(hù)方面有著相當(dāng)高的要求。值得慶幸的是，桑迪亞—加利福尼亞天然氣傳輸集團(tuán)在處理氚方面有著幾十年的經(jīng)驗(yàn)，其在氚的儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及放置方面有著獨(dú)特的方法。他們開發(fā)了一種裝置，可以加載一定數(shù)量的氚。”

研究人員依舊在評(píng)估是否能夠?qū)㈦坝糜诜窍拗频膶?shí)驗(yàn)中

    目前的限制性實(shí)驗(yàn)僅僅能夠測(cè)試設(shè)備材料耐受性以及對(duì)壓力的兼容度，但還不能精確確定聚變反應(yīng)的程度。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人庫尼奧表示,“在Z Machine引入含氚燃料僅僅是實(shí)驗(yàn)的第一步。目前還有很多工作要做。譬如如何清除Z Machine設(shè)備中心金屬壁上殘留的氚分子問題。初步想法是在反應(yīng)后立即清除氚分子，使其不再粘附在金屬壁上。我們需要將設(shè)備中心的放射性水平降低到安全邊界之內(nèi)，然后再讓技術(shù)人員進(jìn)行清理。”

    一旦在實(shí)驗(yàn)中放開限制，研究人員也稱起初使用的氚含量也非常小，隨后逐步增加劑量。

    庫尼奧稱，“我們希望能夠在非限制實(shí)驗(yàn)中安全處理1%到3%的氚，這將足以為聚變反應(yīng)、相關(guān)武器的科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及中子效應(yīng)測(cè)試提供足夠的能量。”<