NI“點(diǎn)燃”人造太陽

自從1954年蘇聯(lián)建成了第一個(gè)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(gè)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(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆）正式成立，歐盟、中國(guó)、日本、印度、韓國(guó)、俄羅斯和美國(guó)參與其中，總投資約46億歐元，是目前世界上最大的國(guó)際間科技合作項(xiàng)目之一。

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(dòng)，同時(shí)，“面包圈”中的磁通量必須被實(shí)時(shí)測(cè)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(gè)磁感應(yīng)器上的大量數(shù)據(jù)會(huì)被轉(zhuǎn)換成64*128個(gè)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(gè)計(jì)算過程。

利用NI強(qiáng)大的并行性計(jì)算的優(yōu)勢(shì)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(gè)通道10KHz(2.56MB/s)的同步采樣率下，NI幫助ASDEX Tokamak——德國(guó)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(guó)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?cè)?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(gè)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(duì)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(gè)氫原子聚變產(chǎn)生的能量可能不是很大，可是幾十億個(gè)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?cè)?，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(zhǎng)。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。