德國(guó)開啟世界最大“仿星器”核聚變反應(yīng)堆

　　科學(xué)家成功開啟了世界上最大的“仿星器”核聚變反應(yīng)堆。該裝置被昵稱為“文德爾施泰因 7-X”(簡(jiǎn)稱W7-X)，一次約束超高溫的等離子體長(zhǎng)達(dá)30分鐘以上。

　　“文德爾施泰因 7-X”第一次產(chǎn)生的等離子體，主要由氦組成，達(dá)到了大約100萬攝氏度的高溫。

　　“文德爾施泰因 7-X”放置在德國(guó)格賴夫斯瓦爾德的一個(gè)大型實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。研究者宣稱，該裝置的設(shè)計(jì)將最終促使核聚變能源成為現(xiàn)實(shí)。

　　該系統(tǒng)初次測(cè)試時(shí)的圖像，顯示了熒光分支閉合的過程，使嵌套的磁場(chǎng)表面變得可見。

　　在仿星器內(nèi)，等離子體被控制在外層的磁線圈內(nèi)，這些磁線圈的真空內(nèi)室能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。

 

　　“文德爾施泰因 7-X”裝置內(nèi)并聯(lián)環(huán)路的電子束，顯示出沿著磁場(chǎng)線的軌跡。

　　工作人員正在制作“文德爾施泰因 7-X”的一個(gè)內(nèi)部組件。　　新浪科技訊 北京時(shí)間12月15日消息，據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，科學(xué)家已經(jīng)成功地開啟世界上最大的“仿星器”(Stellarator)核聚變反應(yīng)堆。該裝置被昵稱為“文德爾施泰因 7-X”(簡(jiǎn)稱W7-X)，能一次約束超高溫的等離子體長(zhǎng)達(dá)30分鐘以上。

　　近日，W7-X反應(yīng)堆制造出了一種超高溫的特殊氣體，持續(xù)了十分之一秒?？茖W(xué)家希望，如果反應(yīng)堆作用時(shí)間可以長(zhǎng)一些，那將最終為我們帶來無限制的清潔廉價(jià)能源。12月10日，該反應(yīng)堆制造出了溫度高達(dá)100萬攝氏度的氦等離子體。

　　“我們感到非常滿意，”參與W7-X運(yùn)行操作的漢斯-斯蒂芬·博世(Hans-Stephan Bosch)博士在第一天的實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)說，“一切都按照計(jì)劃進(jìn)行?！毕乱粋€(gè)任務(wù)將是延長(zhǎng)等離子體放電的時(shí)間，并研究利用微波制造并加熱氦等離子體的最佳方法。

　　研究者稱，W7-X裝置的設(shè)計(jì)成功，將有助于核聚變能源最終成為現(xiàn)實(shí)。該裝置目前放置在德國(guó)格賴夫斯瓦爾德的一個(gè)大型實(shí)驗(yàn)室中。長(zhǎng)時(shí)間約束超高溫等離子體是反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的“圣杯”，將有可能為世界提供用之不竭的能量來源。

　　類似W7-X這 樣的核聚變反應(yīng)堆，采用的是兩種氫的同位素——氘和氚——的原子，這些氣體被注入一個(gè)密閉室。接著，科學(xué)家添加能量，將氣體原子的電子移除，生成等離子 體。這些等離子體能釋放出巨大的能量。在密閉室周圍環(huán)繞著超導(dǎo)線圈，可以產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。通過電流的引導(dǎo)，強(qiáng)磁場(chǎng)穿過等離子體，使其遠(yuǎn)離密閉室的內(nèi)壁。

　　反應(yīng)堆最常見的設(shè)計(jì)稱為托卡馬克裝置(Tokamak)，這是一個(gè)類似圓形線圈的中空金屬結(jié)構(gòu)。燃料在加熱到1.5億攝氏度以上時(shí)，能形成高溫等離子體。盡管托卡馬克裝置能理想地約束這種等離子體，但也暴露出一些安全風(fēng)險(xiǎn)，比如當(dāng)電流故障時(shí)，磁場(chǎng)就會(huì)立即崩潰。

　　這種崩潰會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)力的釋放，并足以損壞反應(yīng)堆。在發(fā)表于《科學(xué)》(Science)雜志的深度報(bào)告中，馬克斯·普朗克研究所的科學(xué)家稱，W7-X裝置是一個(gè)更加實(shí)用的選擇，可以克服托卡馬克裝置存在的安全問題。

　　美國(guó)威斯康辛大學(xué)的工程師大衛(wèi)·安德森(David Anderson)說：“托卡馬克裝置的使用者正在期待會(huì)發(fā)生什么，W7-X令全世界感到振奮。”在托卡馬克裝置中，有兩組磁場(chǎng)用于約束等離子體，一組環(huán)繞在密閉室之外，一組位于密閉室內(nèi)部，可以引導(dǎo)穿過等離子體的電流。這種設(shè)計(jì)使密閉室內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)于外部，等離子體有可能移動(dòng)到密閉室壁上，導(dǎo)致磁場(chǎng)崩潰。

　　在仿星器里，等離子體被約束在外部的磁線圈內(nèi)，這些磁線圈能在真空的密閉室內(nèi)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)線，從而使等離子體一直遠(yuǎn)離密閉室壁。W7-X裝置的關(guān)鍵部件是一個(gè)50圈的超導(dǎo)磁線圈，高度大約為3.5米。該裝置總共有16米寬。

　　1951年，在普林斯頓大學(xué)工作的萊曼·斯皮策(Lyman Spitzer)首次提出了仿星器的概念。然而，由于當(dāng)時(shí)材料的限制，這一想法被認(rèn)為太過超前?，F(xiàn)在，利用超級(jí)計(jì)算機(jī)和新的材料，科學(xué)家最終將斯皮策的理想變成了現(xiàn)實(shí)。