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59兆焦!歐核聚變實驗創能量輸出新紀錄

59兆焦!歐核聚變實驗創能量輸出新紀錄

2022-02-10 Comments 0 Comment

據歐洲核聚變研發創新聯盟(EUROfusion)、英國原子能管理局(UKAEA)和國際熱核聚變實驗堆(ITER)9日聯合召開新聞發布會稱,歐洲科學家在通過聚變等離子體生產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合環狀反應堆(JET)中產生了能量輸出為59兆焦耳的穩定等離子體。這是自1997年以來,世界首次進行的氘氚核聚變實驗。

噴射內部與疊加等離子 1-e1644410513263-1024x576.jpg

JET曾在1997年產生約22兆焦耳聚變能量的等離子體,創造了當時的世界能源紀錄。新實驗打破了該紀錄,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秒內實現了平均超過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。

核聚變發電又稱為“人造太陽”,旨在模仿太陽上發生的核聚變。核聚變是氫的兩個同位素氘和氚融合成一個氦原子,這一過程會釋放大量能量。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的原材料,需要經過特殊處理,所以研究小組通常使用氫或氘進行等離子體實驗,上一次氘氚核聚變實驗還是在1997年進行的。

為了過渡到國際大規模聚變實驗(ITER)計劃,研究人員此次進行的是氘氚混合燃料聚變實驗。同時,為了使JET實驗盡可能接近未來的熱核聚變實驗堆條件,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,而且不會像碳一樣過多地與燃料結合。此次實驗在比太陽中心溫度高10倍的條件下,產生的聚變能量達到了創紀錄水平。

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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,計劃實現產出能量10倍於輸入能量(聚變增益)。要想產生淨能量,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”之前是不可能實現的。因此,這次實驗是在類ITER條件下創造的世界紀錄。

德國馬克斯·普朗克等離子體物理學研究所科學主任西比勒·君特教授表示:“JET的最新實驗是向ITER最終目標邁出的重要一步。”

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