新型鎢反應器讓核融合更接近現實
對幾乎無限的核融合能源的追求最近在法國的一個實驗反應器取得了重大突破。操作WEST 託卡馬克反應爐的科學家成功地讓超高溫等離子體在驚人的溫度下持續了破紀錄的6 分鐘。這項成就標誌著在實現可行的核融合能源過程中的一個重要里程碑。
對於那些不熟悉託卡馬克的人來說,它本質上是一個甜甜圈形狀的裝置,利用強大的磁場來容納和控制等離子體–一種極熱、帶電的氣態混合物,對於複製恆星中的聚變反應至關重要。由法國替代能源和原子能委員會(CEA)營運的WEST(穩態託卡馬克中的鎢環境)反應器處於這項研究的最前沿。
這項突破取決於鎢的使用,鎢是燈泡燈絲中常見的灰白色金屬。這種金屬以其卓越的耐熱性能而著稱,能使等離子體達到難以置信的高溫和高密度,而不會導致腔壁熔化。
在創紀錄的運作過程中,研究小組向WEST 注入了1.15 千兆焦耳的能量,使等離子體在約5,000 萬攝氏度的高溫下持續燃燒,其溫度是太陽核心溫度的三倍多。
普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)提供了專門的X 光診斷工具,用於精確測量WEST 內的強等離子體條件,在這項成就中發揮了至關重要的作用。根據普林斯頓等離子體物理實驗室的路易斯-德爾加多-阿帕里西奧(Luis Delgado-Aparicio)說:”等離子體聚變界是最早利用混合光子計數技術監測等離子體動態的機構之一。”
法國原子能委員會科學家澤維爾-利塔烏東(Xavier Litaudon)解釋了為什麼鎢託卡馬克的這項成就是如此重大的突破。 “我們需要提供一種新的能源,而且這種能源應該是持續且永久的”。
核融合可以成為改變遊戲規則的能源–一種幾乎取之不盡、用之不竭的清潔能源,沒有任何放射性廢棄物或碳排放。然而,要實現自持聚變反應,使其產生的能量大於消耗的能量,是一項巨大的挑戰。從超高溫等離子體中提取比啟動和維持核融合過程所需更多的能量,需要極高的溫度和極長的約束時間。
這就是為什麼最近在WEST 取得的突破如此令人期待。正如協調該實驗的雷米-杜蒙(Remi Dumont)簡明扼要地指出的那樣–“一個驚人的結果”。雖然人類的核融合能源夢想還需要數年或數十年的時間才能實現,但像這樣的里程碑事件表明,我們正在一步步地接近它。
主要的參與者也在加倍努力實現核融合的承諾。微軟公司與Helion 公司合作,計劃在2028 年之前開發出商業核聚變技術,而日本則在去年推出了大型JT-60SA 託卡馬克反應器–一個六層樓高的龐然大物,旨在破解核融合約束難題。
同時,擴大這種新型鎢反應器的規模,可以讓人們期待已久的核融合未來更加清晰。