托卡馬克裝置雖然被認為是目前世界上最有希望成功的可控核聚變裝置之一,甚至就連那個“之一”或許都可以去掉,但是這并不代表這種裝置就沒有缺點。
最大的問題恰恰是因為托卡馬克的運作原理:外部線圈和等離子體電流產生的磁場耦合一起約束等離子體。
這樣的設計非常微妙,真實情況中,磁場不可能均勻分布,隨著強度提高,不均勻磁場處的正負電荷就會分離,正負一分開,就會形成電場,電場就會加入這個微妙系統的角逐,對帶電氣流粒子產生影響,等離子體就跟著變,進而感應電流也跟著變,這樣磁場又得進一步變化,所以一旦出現擾動,瞬間就會放大。
輔助加熱裝置和聚變產物,又是不可避免的干擾,這對系統抗干擾要求非常高。
這就導致在初始狀態還未發生多少聚變反應的時候,整個系統看起來既簡潔又穩定,但是一旦聚變開始在微觀層面發生,整個系統的穩定性很快就變得難以維序,自然也就很難真正達到點燃核聚變的程度。
而對于莫歌來說,或許這些干擾因素還不是最主要的問題,反而是托卡馬克的另外一個缺點對于莫歌來說是不可忽視的。
托卡馬克的基本技術要點之中,最關鍵的就是要產生超強的縱向磁場,以此將等離子體拘束在一個有限的閉環之內,看似簡潔對稱的結構也正來源于此。
當然這對于整個系統的運行是至關重要的,否則超高溫的等離子體根本沒有任何容器可以盛裝,但是從另一個角度來看,這個縱向磁場除了完成等離子體塑形之外其實對于加熱等離子體之類的工作毫無幫助,真正用于等離子加熱的歐姆加熱和中性粒子注入之類,都是由其他部件和設備來完成的。
所以從單純要將等離子加熱到產生核聚變反應來說,縱向磁場的存在并不是那么不可或缺,但是這部分線圈恰恰又是在托卡馬克裝置中耗能最大的部分。
如今,莫歌受限于實際條件已經很難繼續提升等離子反應體的溫度,畢竟人類最普遍采用的中性粒子注入加熱方式莫歌并沒有辦法憑借自己的能力獨立完成,他用得最溜的無疑是歐姆加熱,即是利用等離子體本身的電阻和內部的感應電流來進行加熱。
但是這種加熱方式在托卡馬克裝置中是有極限的,原因在于歐姆加熱實際上是外電場對電子做功,首先加熱電子,隨后因電子和離子的碰撞而加熱離子。由于等離子體中電流密度的大小受穩定性條件的限制,而電阻率又隨電子溫度的升高而劇降,所以歐姆加熱雖方便且經濟,但是局限性也很不小。
在很多等離子加熱方式沒有外部設備很難實現的情況下,又受限于托卡馬特的穩定性要求,以及托卡馬克裝置在縱向磁場上的巨大投入,在所有這些限制條件的共同影響下,起碼以莫歌如今所能產生的電能和磁場是很難真正點燃核聚變火焰了。
當然所有這些問題都是以托卡馬特裝置為基礎展開的討論,這似乎證明了托卡馬特裝置對于莫歌來說也是一條死路。
如此一來,仿星器已經因為制造難度被排除,托卡馬克大概也很難走得通了,難道就沒有別的路子了嗎?
考慮到五人科研小組這輩子是別想逃離莫歌的魔掌了,畢竟莫歌是絕不會允許自己的詳細情況被透露出去,在能夠確保自身信息絕不會被人類世界獲知的情況下莫歌一咬牙將自己在電磁方面的能力進行了相對深入的說明,再經過與五人科研小組的深入討論,終于再次找到了一個可以嘗試的路子。