當然,托克馬克裝置也有很大的缺點。
托克馬克裝置需要通過歐姆變壓器來啟動等離子體電流,需要考慮扭曲膜、磁面撕裂、電阻壁膜等等問題,而這些缺點又導致托克馬克裝置容易破裂、不穩定,能夠實現一分鐘、100秒都算是不錯的了,想要在此基礎上取得重大突破,是非常困難的。
也因此,一批科學家們就搞出了仿星器,這仿星器與托克馬克裝置不同,它是一種外加有螺旋繞組的磁約束聚變實驗裝置。它由一閉合管和外部線圈組成,閉合管呈直線形、“跑道“形或空間曲線形。常見的仿星器具有兩對或三對螺旋繞組,前者磁面形狀類似于橢圓,后者則近似于三角形。相鄰螺旋繞組中通以大小相等方向相反的電流,螺旋繞組產生的磁場和縱向磁場合成后,磁力線產生旋轉變換,因而能約束無縱向電流的等離子體。
仿星器最大優點就是能夠連續穩定運行,它不需要像托克馬克裝置那樣通過歐姆變壓器來啟動等離子體電流,也不需要考慮扭曲膜、磁面撕裂、電阻壁膜等等問題,相當于把技術難度轉嫁到了工程難度上。
因此,很多科學家們認為,仿星器可能是最適合未來核聚變電廠的類型。
在國際上,也因此形成了兩大流派,一個是以俄國、華夏為主的托克馬克裝置流派,一個是以德、日為主的仿星器流派。
而目前國際上來看,仿星器所取得的實驗參數已經優于同等規模的托卡馬克,由于非軸對稱系統的自由度大于軸對稱系統,仿星器中可能的磁場配置遠多于托卡馬克。
當然,仿星器也并非完美的,它也有很大的缺點,仿星器的缺點是高水平的新經典輸運,線圈和線圈支撐結構的制造和組裝復雜。
對于仿星器而言,始終不斷追求改善超導材料,寄希望于研究出一種能夠在常溫下,或者至少在不那么極端的條件下就能夠實現超導的材料,從而制造更大的人工電磁場來對等離子體進行約束,從而解決仿星器如今面臨的諸多問題。
秦元清實際上并不看好托卡馬克裝置,也并不看好仿星器裝置,道理很簡單,它們都誕生了半個世紀了,該研究的已經研究得差不多了,結果目前的成果并沒有實質性飛越。
假如寄希望于真的存在常溫超導材料,那么別說是可控核聚變項目了,哪怕沒有可控核聚變,很多能源上的問題也能迎刃而解。
馬教授一怔,不過還是說道:“破而后立,搞一個全新的能夠利用磁約束來實現可控核聚變的裝置,也不是不行,不過工作量大、實現難度大!”
“而且就算研究出比托卡馬克裝置、仿星器還要先進的裝置,也只是解決一小部分的問題,因為可控核聚變的理論領域,我們也基本上是一籌莫展!”馬教授道。
物理學中有一句名言,叫作多即不同。雖然等離子體的運動用麥克斯韋方程組就可以概括,甚至連量子力學都用不上,但整個體系中的粒子數目是個天文數字。這其中的困難,絕對是讓人頭皮發麻的。
“我想理論領域并不是問題,事實上我幾年前就說過,可控核聚變理論方面已經解決了,欠缺的只是相關領域技術的發展和夯實,我之所以這個時候提出推動可控核聚變技術,就是因為目前來說,目前我們華夏初步具備實現可控核聚變的基礎!”秦元清淡笑道。
他知道馬教授口中的理論領域的問題是什么,無非就是裝置中的離子體運動,其離子體運動是非常復雜的。
就像是流體力學一樣,我們雖然知道基本方才是納維斯托克斯方程,但是其產生的湍流現象卻是物理學界兩百年來都攻不下來的大山。
湍流現象并非一般流體的專利,等離子體同樣會產生湍流現象。而且因為有外磁場的存在,等離子體的湍流,會比一般流體的湍流現象更加復雜,更加難以預測。