图片：Kyle Palmer/PPPL 通讯部
调整氘氚聚变燃料的量子“自旋”特性可以显著提高其效率，并使其更容易经济地发电。
普林斯顿等离子体物理实验室 (PPPL) 的研究人员在一项新研究中发现，与非极化燃料相比，自旋极化氘氚 (DT) 燃料中氘的含量多于氚，可将氚的燃烧效率提高至少十倍，而不会影响聚变功率输出。
这种方法将产生两大影响 - 一是需要更少的氚，氚在自然界中很稀有，需要“培育”才能用于聚变;二是可以缩小聚变电站的整体规模，使其更容易获得许可、定位和建造。
这些措施结合起来将降低开发和运行聚变系统的总体成本。
“核聚变真的非常困难，而且大自然也不会给你太多帮助，”PPPL 的研究员、该研究论文的第一作者 Jason Parisi 说道。
“因此，效率的提升幅度之大令人感到惊讶。”
与可以通过多种自旋中的任意一种来抛出的球不同，粒子的量子自旋只有几个离散选项，例如向上和向下。
当两个聚变燃料原子具有相同的量子自旋时，它们更有可能发生聚变。
现有的自旋极化方法并不能使每个原子对齐，但建模表明，不需要 100% 的自旋对齐，只需适度的自旋极化水平就可以显著提高氚燃烧的效率，从而提高整体效率并减少氚消耗。
增加DT组合
通常情况下，用于聚变的 DT 混合物比例约为 50:50，而 PPPL 的研究人员发现，类似 ARC 的托卡马克(类似于 PPPL 的主要聚变装置)使用非极化的 53:47 DT 燃料产生 481MW 的聚变功率，所需的最低启动氚库存为 0.69 千克。
通过对一半燃料进行自旋极化并使用 60:40 DT 混合物，最低启动氚库存量减少至 0.08 千克，而使用 63:37 DT 混合物对燃料进行完全自旋极化则可进一步将氚库存量减少至 0.03 千克。
根据这些发现，研究人员认为，随着氦偏滤器泵送效率的提高，使用低氚分数和自旋极化燃料，以最小的功率损失实现约 10%-40% 的氚燃烧效率值。
他们表示，这将大大降低启动时氚的库存要求，并减少现场氚的数量。
“更广泛地说，除了自旋极化燃料外，等离子体性能的提高还可用于提高氚燃烧效率。这有力地推动了自旋极化燃料和低氚分数等离子体燃烧操作的发展。”
该研究发表在《核聚变》杂志上，首次揭示了自旋极化燃料如何提高氚燃烧效率。
需要进一步研究实施所提议系统所需的要求。
目前，在美国能源部的资助下，正在进行一项独立研究，旨在研究将自旋极化燃料注入聚变容器所需的技术。
我们还需要进一步研究极化方法以及自旋极化燃料的储存等。
免责声明：本网转载自合作媒体、机构或其他网站的信息，登载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
