“大火爐”里的爐底——趣說聚變裝置中的偏濾器
發(fā)布時間:2013-10-25 作者:張鵬飛 字體大小:大 中 小 【 關(guān)閉 】
家在北方的人可能還記得,小時候在冬天很冷的時候都要燒那種燃煤的火爐,用來取暖。一家人圍坐在一起,聊些家長里短。小孩還要不時的用火鉗把煤渣從爐底夾到撮箕里。不然的話,爐膛里燃燒的煤變成煤渣透過爐箅子掉到爐底太多的會堵塞爐子,火燃燒不旺甚至有可能滅掉。
隨著我們長大,小時候的科學(xué)夢也沒有了,大部分人會覺得科學(xué)家是一種很奇怪的物種,研究著我們無法理解的事情。可實(shí)際上科學(xué)并不是一件很復(fù)雜的東西,只是從你小時候知道的原理走了一小步,而且并沒有走多遠(yuǎn)。作為同時產(chǎn)生熱量的裝置,從某種意義上來說:聚變裝置托卡馬克EAST也是一個小時候用的火爐,只不過是個超級大的“火爐”。
那么來觀察一下這個火爐,聚變?nèi)剂想耙缘入x子體態(tài)在“爐膛”——主真空室中燃燒,燃燒后的“爐渣”——氦灰以及混在燃料的其他雜質(zhì)穿過磁力線組成的“爐箅子”——分界面(separatrix),而進(jìn)入“爐底”——偏濾器中,緊接著氦灰與雜質(zhì)就被抽氣泵抽走,這個抽氣泵就起著火鉗的作用啦。
叮咚,我們的主角偏濾器已經(jīng)出來了。我想沒有那個火爐可以一直燃燒,而不用清理煤渣。那么再神奇的聚變裝置也不能,所以起著收集燃燒后的氦灰及其他雜質(zhì)的偏濾器在聚變裝置中起著非常重要的作用,是聚變反應(yīng)持續(xù)幾百秒乃至數(shù)天的一個關(guān)鍵部件。而它的作用具體來說就是三部分:
一:排出氦灰:“爐渣”排不出怎么辦,這是毫無疑問而很關(guān)鍵的一個作用啦。
二:雜質(zhì)控制,也就是排出雜質(zhì)及屏蔽雜質(zhì):反應(yīng)容器里不可能十分純凈,無法避免總有其他稀奇古怪的雜質(zhì)進(jìn)去,統(tǒng)統(tǒng)到偏濾器里然后抽出來。
三:排出熱量:氦灰和雜質(zhì)出來不會是涼的,肯定還是溫乎乎的,會帶著一點(diǎn)熱量出來,所以偏濾器還有排出熱量的功能。
既然偏濾器的作用這么重要,又有氦又有熱進(jìn)來,那么用什么材料做器壁就值得好好選擇了。鐵可以么?太普通了吧。不銹鋼,這個聽著感覺好一點(diǎn)。但是我們在這里選用的是鎢,也就是平常白熾燈里發(fā)光鎢絲的鎢。它具備高熔點(diǎn),抗腐蝕等等功能,是目前最優(yōu)的選擇。

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