作者:张佳欣 来源:科技日报微信公众号 发布时间:2022/2/9 17:06:18
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重大突破!“人造太阳”新世界纪录

 

◎ 科技日报实习记者 张佳欣

据欧洲核聚变研发创新联盟(EUROfusion)、英国原子能管理局(UKAEA)和国际热核聚变实验堆(ITER)9日联合召开新闻发布会称,欧洲科学家在通过聚变等离子体生产能源的道路上取得了重大成功——世界上规模最大的核聚变反应堆欧洲联合环状反应堆(JET)中产生了能量输出为59兆焦耳的稳定等离子体。这是自1997年以来,世界首次氘氚核聚变实验。

JET曾在1997年产生约22兆焦耳聚变能量的等离子体,创造了当时的世界能源纪录。新实验打破了该纪录,JET中的聚变反应在等离子体放电的5秒阶段以中子的形式释放出总共59兆焦耳的能量——以功率单位表示,JET在5秒内实现了平均超过11兆瓦的功率输出。而在1997年的纪录中,5秒内的平均功率为4.4兆瓦。

核聚变发电又称为“人造太阳”,旨在模仿太阳上发生的核聚变。核聚变是氢的两个同位素氘和氚融合成一个氦原子,这一过程会释放大量能量。目前世界上唯一能够使用这种混合燃料运行的装置是JET。因为氚是一种非常罕见的原材料,需要经过特殊处理,所以研究小组通常使用氢或氘进行等离子体实验,上一次氘氚核聚变实验还是在1997年进行的。

为了过渡到国际大规模聚变实验(ITER)计划,研究人员此次进行的是氘氚混合燃料聚变实验。同时,为了使JET实验尽可能接近未来的热核聚变实验堆条件,他们用铍和钨的混合物而不是碳覆盖等离子体容器壁,因为金属钨比碳更耐腐蚀,而且不会像碳一样过多地与燃料结合。此次实验在比太阳中心温度高10倍的条件下,产生的聚变能量达到了创纪录水平。

ITER设施目前正在法国南部的卡达拉奇建设,预计将使用氘和氚混合燃料,计划实现产出能量10倍于输入能量(聚变增益)。要想产生净能量,即输出能量是加热等离子体所需能量的两倍这一目标,在卡达拉奇ITER设施“上线”之前是不可能实现的。因此,这次实验是在类ITER条件下创造的世界纪录。

德国马克斯·普朗克等离子体物理学研究所科学主任西比勒·君特教授表示:“JET的最新实验是向ITER最终目标迈出的重要一步。”

 
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