科学家证实了一种新工艺，可以帮助保护托卡马克聚变反应堆的内部。
研究小组表明，他们可以成功地将硼粉投放到托卡马克的高温等离子体中，托卡马克的部件由一种称为钨的耐热材料制成。
美国能源部（DOE）普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的科学家证实，他们可以将硼粉投入托卡马克聚变反应堆。研究表明，粉末滴管可以成功地将硼粉滴入托卡马克的高温等离子体中，托卡马克的部件由一种称为钨的耐热材料制成。
科学家们想要确认他们可以使用这种方法将硼应用到钨部件上，因为如果等离子体损坏钨，裸露的钨壁会损害等离子体的性能。
由于钨的熔点高，它越来越多地被用于托卡马克中，以帮助部件抵御聚变过程中的高温。硼在一定程度上屏蔽了钨与等离子体的接触，防止钨泄漏到等离子体中；它还会从其他来源吸收等离子体中的任何游离元素，如氧气。这些不必要的杂质可以冷却等离子体，熄灭聚变反应。
PPPL的博士后研究员格兰特·博德纳（Grant Bodner）说：“我们需要一种不关闭托卡马克磁场的方法来沉积硼涂层，这就是粉末滴管使我们能够做到的。”
该研究是在法国原子能委员会（CEA）运行的稳态托卡马克（WEST）环境中进行的。“WEST是为数不多的全钨环境之一，可以帮助我们在长脉冲下测试这项技术，”Bodner说。
物理学家使用WEST进行实验的另一个原因是，WEST的磁体是由超导材料制成的，这种材料将成为未来核聚变装置内磁体的特色。这种材料导电时几乎没有电阻，产生的余热也很少，因此磁铁可以在不停机的情况下长时间运行，而未来的核聚变反应堆将不得不这样做。磁铁产生抑制等离子体的力，使其能够进行聚变。
核聚变是驱动太阳和恒星的动力，它将轻元素以等离子体的形式结合在一起——等离子体是由自由电子和原子核组成的热带电状态的物质——产生大量的能量。科学家们正试图在地球上复制核聚变，以获得几乎取之不尽用之不竭的电力。
科学家们需要一种在机器运行时补充硼涂层的方法，因为未来的聚变设施不可能经常关闭以重新涂层。
粉末滴管装置安装在托卡马克的顶部，并使用精确的执行机构将粉末材料从其储存装置移动到托卡马克的真空室。这种机制允许研究人员精确地设置粉末下落的速率和持续时间，在其他聚变设施中，可以包括其他性能提高的材料，如锂。Bodner说：“由于这种灵活性，滴管有可能在未来真正有用。”
研究人员惊讶地发现，滴管所沉积的硼不仅对钨的内部表面起了调节作用。“我们看到，当我们投入粉末时，等离子体限制增加，这意味着它保留了更多的热量，这有助于聚变过程，”Bodner说。
在未来，研究人员希望只在必要时使用滴管来保持良好的等离子体性能。Bodner说：“添加任何额外的杂质，即使是硼，也会降低聚变能量，因为等离子体的纯度会降低。”“因此，我们必须尽量使用最少的硼，这样仍然可以产生我们想要的效果。”
接下来的实验将专注于有多少硼实际上覆盖在钨表面。“我们想要测量这些数量，这样我们就可以真正量化我们正在做的事情，并在未来扩展这些结果，”Bodner说。
这对托卡马克聚变爱好者来说是又一个进步。人们仍然想知道，当/如果其中一个项目获得了一些净聚变产品，他们计划如何将这些热量从托卡马克中释放出来，并转化为某种形式的发电能源。
