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實(shí)時(shí)核聚變測(cè)量助力獨(dú)特螺旋加速器設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2023-08-08      點(diǎn)擊次數(shù):432

實(shí)時(shí)核聚變測(cè)量助力獨(dú)特螺旋加速器設(shè)計(jì)

為了產(chǎn)生與太陽(yáng)和恒星相同的清潔能源,科學(xué)家和研究人員一直試圖在地球上建立可工作的核聚變裝置。

來(lái)自研發(fā)公司Sorlox公司的最近的設(shè)計(jì)使用獨(dú)特的螺旋形加速器來(lái)將燃料壓縮成等離子體狀態(tài),然后點(diǎn)燃并產(chǎn)生巨大的能量脈沖。

為了構(gòu)建最佳裝置,公司需要實(shí)時(shí)測(cè)量加速器等離子體的電磁“籠”的電流和電壓的數(shù)據(jù)。

但這會(huì)造成造成極熱和高充電的等離子體快速反應(yīng),難以測(cè)量。在開發(fā)設(shè)備時(shí),公司使用了HBM Genesis high-speed 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

核聚變是一個(gè)不同于核電廠利用的原子反應(yīng)的類型的裂變?;旧希炎兺ㄟ^(guò)壓裂原子產(chǎn)生能量,而核聚變通過(guò)微小的原子偶聯(lián)作用??產(chǎn)生能量。在太陽(yáng)的核心,熱核溫度達(dá)到一千五百萬(wàn)攝氏度,高到足以導(dǎo)致質(zhì)子一起相撞。每次相撞,都會(huì)丟失一小部分質(zhì)量。

愛因斯坦的著名方程 E=MC2 ,質(zhì)量以能量的形式釋放。釋放的能量是爆炸性的,并且能量巨大 - 是原子結(jié)合在一起所需能量的數(shù)千倍。

過(guò)程測(cè)量

在設(shè)備開發(fā)過(guò)程中,科學(xué)家們意識(shí)到他們需要一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),每秒可以進(jìn)行 1億次采樣。 Genesis DAQ 采用了可以處理高采樣率的快速卡。第一代產(chǎn)品采用了四通道DAQ,而下一代機(jī)器需要12通道。

項(xiàng)目經(jīng)理 Brent Freeze,Sorlox 使用DAQ 對(duì)電磁場(chǎng)測(cè)量并控制等離子體。特殊磁性傳感器可以遠(yuǎn)距離內(nèi)讀取電流 - 這是非常重要的,因?yàn)樯婕皦毫蜏囟取?/p>

傳感器是纏繞在電導(dǎo)體周圍的感應(yīng)裝置。其輸出是一個(gè)相當(dāng)于離子體經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的小電壓,表示當(dāng)?shù)入x子體經(jīng)過(guò)時(shí)感應(yīng)的電流的小電壓??茖W(xué)家們還使用DAQ來(lái)測(cè)量等離子體的密度及其被噴射到壓縮機(jī)中的速度。高速攝像機(jī)系統(tǒng)可以觀察等離子體的傳播 - 如何形成和被壓縮。

應(yīng)用

連續(xù)采集數(shù)據(jù)是非常重要的,因?yàn)楫?dāng)每個(gè)脈沖運(yùn)行時(shí),它必須被控制,這需要一個(gè)反饋機(jī)制。在所有測(cè)量數(shù)據(jù)可用的情況下,可以確定來(lái)自不同傳感器的激勵(lì)和響應(yīng),并將所有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在一起。

“這一切都由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄,” Freeze 解釋道: “數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅從傳感器獲取數(shù)據(jù),而且還將高速攝像機(jī)的的內(nèi)容復(fù)制到鏈接文件中,執(zhí)行雙重任務(wù)。不僅獲得運(yùn)行數(shù)據(jù)并在硬盤上備份了視頻數(shù)據(jù)。高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能讓我們了解到當(dāng)?shù)入x子體達(dá)到這些極端溫度和磁場(chǎng)時(shí)會(huì)發(fā)生什么."

Sorlox 設(shè)備的最大應(yīng)用是發(fā)電,新技術(shù)可節(jié)省90%的燃料成本。

并且該技術(shù)是環(huán)保的,因?yàn)樗粫?huì)排放溫室氣體。其他應(yīng)用包括醫(yī)學(xué)同位素和氦-3生產(chǎn)等。