世界首次進(jìn)行氘氚核聚變實(shí)驗 能量輸出59兆焦耳穩定等離子體

據歐洲核聚變研發(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)驗堆(ITER)9日聯(lián)合召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì )稱(chēng)，歐洲科學(xué)家在通過(guò)聚變等離子體生產(chǎn)能源的道路上取得了重大成功：世界上規模最大的核聚變反應堆歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應堆(JET)中產(chǎn)生了能量輸出為59兆焦耳的穩定等離子體。這是自1997年以來(lái)，世界首次進(jìn)行的氘氚核聚變實(shí)驗。

JET曾在1997年產(chǎn)生約22兆焦耳聚變能量的等離子體，創(chuàng )造了當時(shí)的世界能源紀錄。新實(shí)驗打破了該紀錄，JET中的聚變反應在等離子體放電的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秒內實(shí)現了平均超過(guò)11兆瓦的功率輸出。而在1997年的紀錄中，5秒內的平均功率為4.4兆瓦。

核聚變發(fā)電又稱(chēng)為“人造太陽(yáng)”，旨在模仿太陽(yáng)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(guò)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行的裝置是JET。因為氚是一種非常罕見(jiàn)的原材料，需要經(jīng)過(guò)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，上一次氘氚核聚變實(shí)驗還是在1997年進(jìn)行的。

為了過(guò)渡到國際大規模聚變實(shí)驗(ITER)計劃，研究人員此次進(jìn)行的是氘氚混合燃料聚變實(shí)驗。同時(shí)，為了使JET實(shí)驗盡可能接近未來(lái)的熱核聚變實(shí)驗堆條件，他們用鈹和鎢的混合物而不是碳覆蓋等離子體容器壁，因為金屬鎢比碳更耐腐蝕，而且不會(huì )像碳一樣過(guò)多地與燃料結合。此次實(shí)驗在比太陽(yáng)中心溫度高10倍的條件下，產(chǎn)生的聚變能量達到了創(chuàng )紀錄水平。

ITER設施目前正在法國南部的卡達拉奇建設，預計將使用氘和氚混合燃料，計劃實(shí)現產(chǎn)出能量10倍于輸入能量(聚變增益)。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，在卡達拉奇ITER設施“上線(xiàn)”之前是不可能實(shí)現的。因此，這次實(shí)驗是在類(lèi)ITER條件下創(chuàng )造的世界紀錄。

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)驗是向ITER最終目標邁出的重要一步。”(科技日報實(shí)習記者 張佳欣)

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