世界最大核聚變研究設備仿星器開始運行

2020-11-22 環球網

新華網柏林12月11日電(記者郭洋)德國馬克斯·普朗克研究所下屬的等離子體物理研究所10日說,用於研究核聚變反應的世界最大仿星器「螺旋石7-X」當天開始運行,並首次製造出氦等離子體。

顧名思義,仿星器就是對恆星的模仿,實際上是一種核聚變反應研究設備。按照設計,仿星器通過模仿恆星內部持續不斷的核聚變反應,將等離子態的氫同位素氚和氘約束起來,並加熱至1億攝氏度的高溫,發生核聚變以獲得持續不斷的能量。

10日當天,研究人員向「螺旋石7-X」內部的等離子體容器中注入大約一毫克氦氣,並打開微波加熱裝置,氦等離子體隨之產生。雖然「螺旋石7-X」首次製造出的氦等離子體僅存在十分之一秒,研究人員對這一結果依然十分滿意,表示「一切都在按計劃進行」。

「我們從惰性氣體氦氣開始製造等離子體,明年我們才會換成真正的研究對象——氫等離子體,」項目主管託馬斯·克林格爾說,「因為將氦氣變成等離子體更為容易,我們還能用氦等離子體清潔容器表面。」

受控核聚變裝置「螺旋石7-X」由馬克斯·普朗克等離子體物理研究所承建,位於德國東北部城市格賴夫斯瓦爾德,「螺旋石7-X」項目投資達10億歐元,經過9年的建造和100萬個工時的組裝,該裝置的主要組裝工作在2014年完成。隨後,研究人員開始準備工作,對所有技術系統逐一進行測試。

馬克斯·普朗克研究所同時擁有兩種不同類型的核聚變研究裝置。與目前常用的以環形封閉磁場約束等離子體、實現受控核聚變的「託克馬克」方式相比,「螺旋石7-X」不但安全性更高,其最大特點是一次運行可以連續約束超高溫等離子體長達30分鐘,而「託克馬克」方式的這一約束時間最高紀錄僅為6分30秒。

實現對超高溫等離子體的長時間約束是反應堆設計領域的「聖杯」,這意味著控制核聚變的進程,也就是說可以控制核聚變的開始和停止,並隨時對反應速度進行調控。

核聚變是解決能源問題的主要選擇之一。核聚變反應所需的氚和氘在自然界中廣泛存在,1公斤核聚變原料產生的電能等同於1.1萬噸煤產生的電能。核聚變反應堆比目前核電站的核裂變反應堆產生的核廢料更少,放射性也會在短期內消失。「螺旋石7-X」等仿星器設計方案被認為是未來核電站反應堆的發展方向。

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