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第二十二章 等离子实验目的（第1页）

022等离子实验目的

威腾教授鼻子哼了声说:“具体是什么东西?”

史蒂芬看了一眼已陷入忙碌中的工作人员，叹了口气，解释起来。

原来核聚变中形成的等离子体是由自由电子和原子核组成物质的带电状态，可以产生大量的能量。

新的研究成果表明，当等离子体核心的压力达到某一点时，可以激发其他不稳定性，从而产生突然的压力和温度下降。

以前的理论认为，导致摆动的是一种导致磁重联的不稳定性，即等离子体中的磁力线断裂和断裂重新连接在一起，这个理论已现存在了40多年了。

通过我们等离子物理实验室的研究，证明了被认为导致磁重联的不稳定性，实际上可以自稳定等离子体。

它通过产生局域电压来实现这一点，该电压可以防止等离子体核心中电流达到足以经受磁重联的峰值。

这是我们新的发现，我们正在探索托卡马克呈锯齿状放电的物理理论，用来解释这种普通存在的现象。”

威滕说:“看来你们的这项研究很有价值，会对40年来的理论产生推进。如果允许可以让张冲志参与一下，他的学识有可能对你们有帮助，另外他的学习能力太强，我这点老底基本上都要被掏定了。”

史蒂芬说:“这太好了，第一次参观实验就能看出点东西，证明眼力可以，这里随时欢迎张冲志的到来。”

张冲志顺水推舟要了一份实验资料，实际黑星已完成了资料收集任务，大量的资料被它拷贝了下来。

这时关键数据已经大体分析出来，张冲志跟着史蒂芬和威滕来到电脑面前，查看各项数据。

史蒂芬指着高保真计算机中一条锯齿状的线说:“这就是被称为当‘锯齿怪兽’的波动线，它反应了核聚变反应的不稳定性，即推动核聚变反应的等离子体中心压力和温度的上下波动，类似于锯齿状的锯片。

如果这些摆动足够大，它们可能会导致等离子体的整个放电突然崩溃。这种摆动最早是在，4074年观察到，但直到现在为止，还没有一个解释能被广泛接受。

我们正在寻找解释这一现象的新理论，这对下一代聚变设施很重要。”

张冲志没有再说什么话，他只是不停地询问计算机中各种图形、线条的作用，并经过史蒂芬的允许，收集需要的资料。

核聚变的资料属于全球参与研究的国家共享，保密性要求不是太高，而且以现在的观念，百年之内能点燃这个“人造太阳”就是人类利用能源的一大进步了。

史蒂芬也看出张冲志是想利用数学来做什么，问他有什么打年，张冲志也说不出具体打算，但他想建立一个数学模型，不知能否成功。

通过交谈史蒂芬发现张冲志的数学知识非常全面，编微分方程造诣很深，甚至SpacX最新方法，用具备分形几何形态的数据结构分析湍流模型都用的很熟练。

这样的数学人才是史蒂芬努力寻找的，所以他对张冲志放开限制，资料几乎可以任意收集。张冲志也利用这个机会与各位专家进行交流。

达特茅斯等离子体实验室有来自世界许国家的学者和教授，有学生，也有访问学者，许多人英语都有点“二把刀”，真用口语表达晦涩的物理理论常常有点词不达意，张冲志就用他们的母语进行交谈。

这让这些人既惊奇奇又佩服，从而产生好感，再加上张冲志物理、数学、化学、电磁等方面渊博的知识，使他们与他几乎无话不谈。

史蒂芬看着张冲志优秀的表现，让他升起了将其收为门下的愿望，可看到旁边面含微笑的高大威滕先生，只好生生掐断这个想法，只要求威滕让张冲志多来参与实验。

张冲志一直在等离体定验室待到吃中午饭时才离开，装模作样拷贝了一些实验资料，与各位研究人员都互留了联系方式，这才离开。

在回去的路上，威滕教授感慨地说:“这核聚变技术就象那有毒的缺苹，看着诱人，当真正取到手时又不敢下口，也无处下口。

虽然全球已经研究了接近70年，可越研究感觉困难越大，这也象我的M理论，研究的学者越多，出现的问题越多，还都无法证明，也无法证伪，这都受制于人类的整体科技水平的提升速度。”

张冲志点头说:“如果人类的技术能在材料方面有大的突破，这一切都可以解决，可是人类的技术想要突破，又必须在能源供应上先有大的突破，这就要求我们在现有条件下实现突破。

我感觉托卡马克存在的问题较多，首先是不稳定性问题，理论上虽然有办法控制，但实际上经常要求有线圈或者反应装置迅速抑制还没有构成危害的不稳定性，但是当聚变过程内中子出现后，线圈就没有地方放了。

第二是等离子体破裂的危害非常大。

第三是对于激光聚变，不稳定性控制问题，由于高压强内爆辐射流体的复杂性和不稳定性，以前觉得很有把握的计算，结果最后发现不对。

就象今天实验中出现的问题，竟然好像是用了40多年的理论出现了错误。”

咸滕表示赞同:“你说的是托卡马克，仿星器也存在许多问题。虽然它没有环向电流，不稳定性问题比托卡马克好得多。

但等离子体全靠外部磁场约束，对外部磁场的要求比托卡马克高，这就对超导体强度的要求更高。

由于磁场结构复杂，仿星器的设计和制造都很困难。随着计算能力和CAD技术的发展，设计和制造问题已经得到解决。

但是现在看来，要实现聚变，仿星器的尺寸必须扩大，由于结构复杂，扩大规模的成本比托卡马克高许多。

另外对仿星器的研究还不够，除了磁流体不稳定性好一点外，关于磁约束聚变的问题，像起导防护、线圈、包层、第一壁、材料等问题都是拦路石。”

看来威滕教授对可控核聚变技术的了解也很深，两人你一言我一句地聊着，很快就回到了达特茅斯高等研究所。

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