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IT之家 8 月 17 日消息,核聚變是一種將兩個輕原子(如氫同位素)合成一個重原子的過程,能夠釋放出巨大的能量。與核裂變(將重元素如鈾或钚分裂)相比,核聚變被認為是一種安全、幾乎無限的能源。而目前的核電站,都是使用核裂變技術進行發(fā)電。
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美國正寄希望于勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL),實現(xiàn)可控核聚變發(fā)電。該實驗室在 7 月 30 日實現(xiàn)了第二次核聚變點火,產(chǎn)生了能量盈余(即產(chǎn)生的能量超過了引發(fā)核聚變反應所需的能量)。為了促進研究并實現(xiàn)第三次點火及更多,美國準備向十幾個超級計算項目再投資 1.12 億美元(IT之家備注:當前約 8.19 億元人民幣)。
這些項目是由新成立的科學發(fā)現(xiàn)通過先進計算(SciDAC)計劃組織的,該計劃將國防部的兩個既有計劃合并,旨在利用超級計算資源,包括百億億次級系統(tǒng),解決復雜的核聚變能源問題。
“這些合作伙伴的建模和模擬工作將揭示等離子體在極端條件下經(jīng)歷的多種物理過程,并指導核聚變試驗裝置的設計?!蹦茉床靠茖W副部長 FES 負責人 Jean Paul Allain 說。
然而,要實現(xiàn)一個可持續(xù)、有盈余能量的核聚變點火,還有很多工作要做。7 月 30 日的核聚變點火雖然提供了比輕原子燃料艙更高的能量輸出(具體數(shù)值未知,但可能比去年 12 月實現(xiàn)的 2.05 兆焦耳輸入、3.15 兆焦耳輸出更好),但是這只考慮了傳輸?shù)筋w粒本身的能量,而將能量傳遞到顆粒(通過 192 個激光器)的方式仍然非常低效,LLNL 需要投入驚人的 322 兆焦耳來發(fā)射激光器本身,這使得整個過程仍然處于全局能量虧損狀態(tài)。
因此,更好地理解與核聚變相關的量子過程是探索的方向。在量子計算機能夠提供一個可行的計算平臺來破解這個難題之前(這可能需要十年左右),基于標準計算的超級計算機是我們目前探索激光擊中顆粒時發(fā)生的有序混沌過程的最佳方式。
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