为了在地球上打造出可与太阳媲美的能量场，科学家孜孜不倦地研发核融合技术，近期美国科学家便研发出新型电浆冷却方式、让反应炉“由内而外”降温，有助于减少电浆破裂（plasma disruption）与反应炉过热的风险。
核融合开发不易，科学家借由将氘与氚原子置于高温或高压下，其引起的聚合反应会产生中子、氦与大量能量，可利用这些能量来生产电力，只不过聚合反应同时也会释放出大量热能，若无法有效控制反应也会导致电浆破裂，至今还没有一座核融合发电原型可稳定运作，目前尚有诸多障碍待跨。
假如反应炉失控发生电浆破裂，电浆会快速释放能量并破坏核融合装置，使内壁蒸发或是熔化，失控的高能量电子束也会导致设备局部受损。
于是科学家为了提升核融合的安全性，已提出不少解决方案，像是将材料从外部射入电浆核心、让电浆能量可以均匀排出，然而这又会遇到另一个难题，要如何在电浆破裂前把稳定材料从外部注入电浆中心？因此美国物理学会希望可让电浆由内而外冷却，从内部防止电浆破裂与电浆失控的风险。
美国能源部的托卡马克 DIII-D 核融合研究员想出一种办法，并打造出具钻石外壳的薄壁结构粒子，其中粒子内部暗藏玄机，内含常用于冷却系统的硼砂。而实验指出，该粒子能以每小时 724 公里的速度进入电浆核心，粒子的钻石外壳在进入电浆中心途中会逐渐分解，进而让内部的硼砂在电浆核心沉积。
研究认为这种方法可以降低电浆温度、电浆对核融合设备的重力与高能量电子束生成概率，DIII-D 科学总监 Richard Buttery 表示，团队能以新技术面对上述 3 种挑战，并降低核融合设备的受损风险。
新型降温方式与 DIII-D 先前研发的破碎粒子注射技术（shattered pellet injection，SPI）有着异曲同工之妙，该技术首先运用氢与氖或氩的重同位素（heavy isotope）制成冷冻粒子，并再把它们射入电浆中，这些粒子在触碰到电浆之前就会碎裂，研究认为这项技术将有助于国际热核融合实验反应炉（ITER）的冷却系统。
团队未来也会持续钻研此技术，盼可制造出更复杂的粒子外壳，并提升粒子的电荷负载与穿透速度。DIII-D 研究员 Nick Eidietis 表示，虽然目前防止电浆破裂最佳解决方案还没有出现，但团队已在理解与技术方面有所进展，如果这种新型外壳可以缓解电浆破裂的问题，那们它就可以突破核融合当前的障碍。
目前电浆破裂与电浆过热都是各国核融合科学家的心头上的针，先前美国麻省理工也提出全新核融合反应炉设计，可打开内部腔室来替换重要零件，有助提升反应炉散热统与延长设备寿命；美国能源部普林斯顿电浆物理实验室（PPPL）与普林斯顿大学则是透过人工智能，运用深度学习来预测与分析电浆行为、避免核融合设备受到损坏，进一步加速核融合进展。
- Inside job: A new technique to cool a fusion reactor
- Mixing an icy cocktail to safely cool hot plasma
（本文由 EnergyTrend 授权转载；首图来源：DIII-D）
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