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NI“點(diǎn)燃”人造太陽

作者: 時間:2012-06-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

自從1954年蘇聯(lián)建成了第一個Tokamak聚變實(shí)驗(yàn)裝置以來,50多年來的熱核聚變研究一直圍繞著一個主題,那就是要實(shí)現(xiàn)可控的核聚變反應(yīng)。2007年10月2日,ITER(國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆)正式成立,歐盟、中國、日本、印度、韓國、俄羅斯和美國參與其中,總投資約46億歐元,是目前世界上最大的國際間科技合作項(xiàng)目之一。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/193748.htm

為了讓聚變反應(yīng)在Tokamak裝置中穩(wěn)定持續(xù)的進(jìn)行,氘和氘的等離子體必須被約束在類似于像“面包圈”的Tokamak裝置中心內(nèi)做高速的螺旋式運(yùn)動,同時,“面包圈”中的磁通量必須被實(shí)時測量并調(diào)整。

換句話說,為了保證Tokamak裝置中等離子體的高速穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn),其裝置外壁上的88個磁感應(yīng)器上的大量數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)換成64*128個點(diǎn)格上的偏微分方程組并需要在在短短的1ms內(nèi)完成整個計算過程。

利用NI強(qiáng)大的并行性計算的優(yōu)勢以及PCIe高速數(shù)據(jù)流傳輸加上現(xiàn)如今被廣泛運(yùn)用的多核技術(shù),通過16塊PXI 6143采集卡搭配PXI-PCIe 8362轉(zhuǎn)接卡,與DELL的PowerEdge 2950八核處理器相連,在128個通道10KHz(2.56MB/s)的同步采樣率下,NI幫助ASDEX Tokamak——德國最先進(jìn)的核聚變裝置,完成了這一“不可能完成的任務(wù)”。正如德國開發(fā)負(fù)責(zé)人Dr. Louis Giannone所說的:

“利用LabVIEW編程所完成的應(yīng)用控制,我們在8核機(jī)器上將速度提高了5倍,使得我們成功達(dá)到1ms閉環(huán)控制速率的要求!”。
當(dāng)能源耗盡,我們將如何生存?

這個問題絕非危言聳聽。有科學(xué)數(shù)據(jù)表明,地球上的化石燃料已所剩無幾,按目前的開采速度,石油僅夠人類44年的需求,天然氣還能持續(xù)63年,鈾礦作為核燃料也只夠用60年左右。面對這樣的情況,科學(xué)家們將目光投向了自遠(yuǎn)古以來讓我們賴以生存的太陽,并從中找到了答案——“人造太陽”。

太陽的巨大能源來自氫元素的聚變反應(yīng),即氫的同位素氘原子和氚原子在高溫下合二為一,并釋放出中子和能量,這一過程就稱為“聚變”。幾個氫原子聚變產(chǎn)生的能量可能不是很大,可是幾十億個氫原子一起“聚變”,就能產(chǎn)生巨大的能量;而只要?dú)湓右恢痹?ldquo;聚變”,能源就源源不斷地被產(chǎn)生出來。

“人造太陽”就是利用了太陽發(fā)光發(fā)熱的核聚變原理,將大量存在于地球海水之中的氘和氚在上億攝氏度的高溫條件下進(jìn)行聚變反應(yīng)并釋放出大量能量,并且海水中的氘足夠人類使用上百億年,比太陽的壽命還要長。更令人驚喜的是,氘氚反應(yīng)沒有任何放射性,可以說是一種高效清潔的能源,而且是真正的用之不竭。



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