聚变反应产生的伽马射线为测量聚变反应堆的功率提供了一种新的、精确的方法。
研究人员开发出了一种测量核聚变反应堆功率的突破性新方法，这可谓是一项重大突破。
他们发现，氘氚核反应过程中产生的伽马射线可以作为测量新型聚变反应堆功率输出的精确替代方法。
目前，磁约束聚变装置仅依靠绝对中子计数作为直接测量聚变功率的方法。
研究人员表示：“然而，这项技术存在几个困难：像托卡马克这样的扩展源发射和传输中子，以及它们与反应堆材料的相互作用，需要使用复杂的模拟代码，以及漫长而昂贵的校准活动来验证代码。”
研究小组现在已经确定了一种替代方法。新方法利用了氘氚反应中伽马射线与中子的分支比，这是一种以前未被发现的测量方法。
简单来说，研究人员找到了一种计算此次聚变反应中发射出的稀有伽马射线的方法。
伽马射线测量
通过计算该反应过程中发射的稀有伽马射线，研究人员现在可以获得有关聚变功率的宝贵信息，而无需依赖传统的中子计数技术。
研究小组解释说：“氘氚伽马射线的绝对计数可以提供验证科学结果所需的二次中子独立技术，并作为未来发电厂的许可工具。”
这种新方法涉及对两种特定伽马射线的精确测量，能量分别为 13 MeV 和 17 MeV。
国家科研中心 (CNR-ISTP) 研究员兼研究报告作者 Marica Rebai表示： “通过这项以前从未进行过足够精确的测量，我们能够确定两束伽马射线的能量和相对强度。”
“这种伽马射线发射过程的相对概率(称为分支比)比14MeV中子发射的相对概率低得多。”
对未来聚变反应堆的影响
领导另一项同一主题研究的安德里亚·达尔·莫林和达维德·里加蒙蒂表示，这一结果使他们发现每产生 42,000 个 14 MeV 中子，就会发射出一束伽马射线。
达尔莫林和里戈蒙蒂补充道：“它为使用绝对伽马射线测量作为中子测量的替代和补充方法铺平了道路，用于确定基于氘-氚反应的新型聚变反应堆(如 ITER 和 SPARC)所实现的功率。”
作为背景，国际热核聚变实验反应堆 (ITER) 是一项全球合作项目，旨在证明核聚变发电的可行性。它需要两种独立的方法来准确测量其产生的能量。
项目协调员、CNR-ISTP 研究主管 Marco Tardocchi 强调说：“到目前为止，缺乏直接的替代绝对中子计数方法，这对独立验证正在进行的实验的结果以及未来商业工厂的授权造成了障碍。”
更广泛的应用和未来前景
这种新开发的基于伽马射线的技术有可能作为必不可少的第二种方法，从而提高 ITER 功率测量的精度和可靠性。
这一发现不仅限于 ITER，对聚变能源研究具有重要意义。它还使研究替代聚变反应成为可能，例如质子-硼或氘-氦-3，这些反应不会产生中子。这些反应有可能在未来提供更清洁、更高效的能源生产。
研究团队对未来充满乐观，计划在下一代磁约束反应堆中实现他们的伽马射线测量技术。
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