新型钨反应堆让核聚变更接近现实

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发表时间:2024-05-14 09:10来源:CnBeta

对几乎无限的核聚变能源的追求最近在法国的一个实验反应堆取得了重大突破。操作 WEST 托卡马克反应堆的科学家们成功地使超高温等离子体在惊人的温度下持续了破纪录的 6 分钟。这一成就标志着在实现可行的核聚变能源过程中的一个重要里程碑。

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对于那些不熟悉托卡马克的人来说,它本质上是一个甜甜圈形状的装置,利用强大的磁场来容纳和控制等离子体--一种极热、带电的气态混合物,对于复制恒星中的聚变反应至关重要。由法国替代能源和原子能委员会(CEA)运营的 WEST(稳态托卡马克中的钨环境)反应堆处于这项研究的最前沿。

这一突破取决于钨的使用,钨是灯泡灯丝中常见的灰白色金属。这种金属以其卓越的耐热性能而著称,能使等离子体达到难以置信的高温和高密度,而不会导致腔壁熔化。

在创纪录的运行过程中,研究小组向 WEST 注入了 1.15 千兆焦耳的能量,使等离子体在大约 5000 万摄氏度的高温下持续燃烧,其温度是太阳核心温度的三倍多。

普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)提供了专门的 X 射线诊断工具,用于精确测量 WEST 内的强等离子体条件,在这一成就中发挥了至关重要的作用。据普林斯顿等离子体物理实验室的路易斯-德尔加多-阿帕里西奥(Luis Delgado-Aparicio)说:"等离子体聚变界是最早利用混合光子计数技术监测等离子体动态的机构之一。"

法国原子能委员会科学家泽维尔-利塔乌东(Xavier Litaudon)解释了为什么钨托卡马克的这一成就是如此重大的突破。"我们需要提供一种新的能源,而且这种能源应该是持续和永久的"。

核聚变可以成为改变游戏规则的能源--一种几乎取之不尽、用之不竭的清洁能源,没有任何放射性废物或碳排放。然而,要实现自持聚变反应,使其产生的能量大于消耗的能量,是一项巨大的挑战。从超高温等离子体中提取比启动和维持核聚变过程所需更多的能量,需要极高的温度和极长的约束时间。

这就是为什么最近在 WEST 取得的突破如此令人期待。正如协调该实验的雷米-杜蒙(Remi Dumont)简明扼要地指出的那样--"一个惊人的结果"。虽然人类的核聚变能源梦想还需要数年或数十年的时间才能实现,但像这样的里程碑式事件表明,我们正在一步步地接近它。

主要的参与者也在加倍努力实现核聚变的承诺。微软公司与 Helion 公司合作,计划在 2028 年之前开发出商业核聚变技术,而日本则在去年推出了大型 JT-60SA 托卡马克反应堆--一个六层楼高的庞然大物,旨在破解核聚变约束难题。

与此同时,扩大这种新型钨反应堆的规模,可以使人们期待已久的核聚变未来更加清晰。

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