科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣
據(jù)歐洲核聚變研發(fā)創(chuàng)新聯(lián)盟（EUROfusion）、英國原子能管理局（UKAEA）和國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）9日聯(lián)合召開新聞發(fā)布會(huì)稱，歐洲科學(xué)家在通過聚變等離子體生產(chǎn)能源的道路上取得了重大成功：世界上規(guī)模最大的核聚變反應(yīng)堆歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆（JET）中產(chǎn)生了能量輸出為59兆焦耳的穩(wěn)定等離子體。這是自1997年以來，世界首次進(jìn)行的氘氚核聚變實(shí)驗(yàn)。
核聚變反應(yīng)堆：具有疊加等離子體的JET內(nèi)部圖片來源：英國原子能管理局（UKAEA）
JET曾在1997年產(chǎn)生約22兆焦耳聚變能量的等離子體，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的世界能源紀(jì)錄。新實(shí)驗(yàn)打破了該紀(jì)錄，JET中的聚變反應(yīng)在等離子體放電的5秒階段以中子的形式釋放出總共59兆焦耳的能量——以功率單位表示，JET在5秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)了平均超過11兆瓦的功率輸出。而在1997年的紀(jì)錄中，5秒內(nèi)的平均功率為4.4兆瓦。
核聚變發(fā)電又稱為“人造太陽”，旨在模仿太陽上發(fā)生的核聚變。核聚變是氫的兩個(gè)同位素氘和氚融合成一個(gè)氦原子，這一過程會(huì)釋放大量能量。目前世界上唯一能夠使用這種混合燃料運(yùn)行的裝置是JET。因?yàn)殡笆且环N非常罕見的原材料，需要經(jīng)過特殊處理，所以研究小組通常使用氫或氘進(jìn)行等離子體實(shí)驗(yàn)，上一次氘氚核聚變實(shí)驗(yàn)還是在1997年進(jìn)行的。
為了過渡到國際大規(guī)模聚變實(shí)驗(yàn)（ITER）計(jì)劃，研究人員此次進(jìn)行的是氘氚混合燃料聚變實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，為了使JET實(shí)驗(yàn)盡可能接近未來的熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆條件，他們用鈹和鎢的混合物而不是碳覆蓋等離子體容器壁，因?yàn)榻饘冁u比碳更耐腐蝕，而且不會(huì)像碳一樣過多地與燃料結(jié)合。此次實(shí)驗(yàn)在比太陽中心溫度高10倍的條件下，產(chǎn)生的聚變能量達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄水平。
ITER設(shè)施目前正在法國南部的卡達(dá)拉奇建設(shè)，預(yù)計(jì)將使用氘和氚混合燃料，計(jì)劃實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出能量10倍于輸入能量（聚變?cè)鲆妫?。要想產(chǎn)生凈能量，即輸出能量是加熱等離子體所需能量的兩倍這一目標(biāo)，在卡達(dá)拉奇ITER設(shè)施“上線”之前是不可能實(shí)現(xiàn)的。因此，這次實(shí)驗(yàn)是在類ITER條件下創(chuàng)造的世界紀(jì)錄。
德國馬克斯·普朗克等離子體物理學(xué)研究所科學(xué)主任西比勒·君特教授表示：“JET的最新實(shí)驗(yàn)是向ITER最終目標(biāo)邁出的重要一步。”
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