可控核聚变的曙光——欧洲聚变试验产生了破纪录的持续能量过程

发布网友 发布时间：2022-11-20 02:24

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热心网友 时间：2023-10-10 07:19

我们可能处在生活随着能源技术*而产生巨大变革的前夜——在美国实验室宣布实现自我维持核聚变的巨大飞跃之后短短两周，轮到欧洲了——欧洲联合研究所（JET）的研究人员打破了一项24年来的记录，在持续的一段时间内，以核聚变方式产生了有史以来最高的59兆焦耳的能量输出。

核聚变（nuclear fusion），是指由质量小的原子（主要是指氘）在超高温和高压等一定条件下，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核（如氦）产生巨大的能量过程。

自然界中最著名的核聚变例子是我们的太阳，简单来说，你可以理解为核聚变就是为我们的太阳为地球提供能量的基本过程。太阳每秒约有6.2亿吨氢熔化成6.16亿吨氦，产生的巨大能量为我们的星球提供温暖和光明。在聚变过程中，两个原子（例如氢原子）的原子核彼此非常靠近，以至于它们融合在一起（在这种情况下会产生氦），释放出与燃料量相比巨大的能量。

之前的核聚变试验记录是在1997年建立的。当时，研究人员能够产生21.7兆焦耳的总能量输出，但是科学家们想尽办法，也只是将反应维持了几分之一秒。

本次打破记录的试验，是在欧洲库勒姆聚变能源中心的世界上最大、最先进的托卡马克（一种使用非常强的磁场将聚变等离子体*在正确形状的装置，防止反应堆熔化所必需）的帮助下取得的。这次试验，通过持续5秒的聚变反应，产生了59兆焦耳的能量，是之前记录的两倍多。

科学家认为，核聚变有可能为子孙后代提供安全、绿色和可持续的电力。这一新的创纪录的能量输出，以及维持反应持续时间的增加，是迈向可控商业核聚变的一大步。

然而，目前的能量效益值非常低，所谓的Q值仅为0.33——也就是说，目前实验所需的输入能量大约是所产生能量的3倍。因为反应堆体积小，很快就会失去热量，所以这个Q值很低，从目前来看是现实中是不可行的，必须要使Q值增大，以实现能量的收益意义。

为了解决这个问题，目前，法国南部正在建造一座更大的反应堆，该反应堆与国际核聚变巨型项目ITER。ITER反应堆的体积将是喷射式反应堆的10倍。人们的期望很高，因为科学家预计该反应堆的Q值将达到10，也就是说，产生的能量是输入能量的10倍。

据国际热核实验堆（ITER）总干事伯纳德·比戈特（Bernard Bigot）博士称，这种功率水平（接近工业规模）的持续聚变为进一步的全球聚变努力提供了巨大动力。对于国际热核聚变实验堆项目来说，本次试验研究的结果给后续的研究带来了强有力的信心，表明我们在向展示充分的聚变能力迈进的过程中走在了正确的轨道上。

期待清洁能源的未来。

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JET: Joint European Torus - (UK Atomic Energy Authority)

Nuclear-fusion reactor smashes energy record - (Nature)