核融合研究新發現，燃燒電漿背後竟有異常高能量離子行為

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作者 Daisy Chuang | 發布日期 2022年11月17日 10：00

為了在地球上打造可媲美恆星的強大能源，科學家們努力鑽研核融合技術，盼能產生乾淨、無限的能量。而美國科學團隊在今年初透過高功率雷射光，成功實現「燃燒電漿（burning plasma）」後，再次有新發現，他們發現其中有個奇怪、無法解釋的離子行為。

自2009年以來，勞倫斯利佛摩國家實驗室（LLNL）的國家點火設施（National Ignition Facility，NIF）的科學家們一直在研究核融合技術，為產生龐大壓力和溫度，以192台雷射發射出1.9兆焦耳（MJ）的紫外線能量，再照到小如滾珠軸承大小的環空器（hohlraum）中，內爆其中的燃料膠囊，才有機會將原子融合成氦，並釋放出巨大能量。

今年1月國家點火設施的核融合反應成功釋放出1.35MJ焦耳能量，這也是首次核融合過程所產生的能量超過總輸入能量，雖然只有短短幾納秒，但仍是核融合慣性局限融合（ICF）的新篇章。

團隊進一步分析發現，燃燒電漿以一種意料之外的方式呈現，電漿顯示出比模型預測更高的能量，對於處於熱平衡狀態的氘-氚（DT）電漿，平均中子能量高於預期。論文主要作者Alastair Moore表示，我們無法用模擬ICF正常輻射流體動力學代碼預測出的事情，或許也無法預測出。

科學家們將電漿出乎意料的高能量行為當作都卜勒效應（Doppler effect），就像當警車、消防車駛近再遠離時，警笛聲出現的變化一樣，Moore表示，其中一個解釋為氘和氚離子不平衡，因此還需要更先進的模擬能力才能再深入研究，我們正在與洛斯阿拉莫斯國家實驗室、麻省理工和英國倫敦帝國理工學院團隊合作，盼能成功解惑。

團隊認為，核融合反應中的離子行為跟之前預期的不同，或許能為將來的雷射核融合設計提供重要見解。