【最新研究】英國的一個實驗性聚變反應堆已成功通電,人類向著核聚變電站邁出了關鍵一步

天空之城 2020/11/04 檢舉 我要評論

經過長達七年的漫長發展,英國的一個實驗性聚變反應堆已成功通電,並實現了「首次等離子體」:確認其所有元件都能協同工作,將氫氣加熱到物質的等離子相。

上周,由牛津郡庫勒姆市的一台名為MAST Upgrade的機器實現了這一過渡,這是一個正在運轉的核聚變反應堆的基本組成部分,科學家數十年來一直夢想著實現這一夢想。

在核聚變中,兩個或更多個較輕元素的核融合成一個較重的核,並釋放能量。這種現象發生在太陽的中心,如果我們能夠在足夠的規模上在地球上重建並維持相同的反應,我們將獲得清潔、幾乎無限的低碳能源的回報。

儘管這種規模的核聚變尚不存在,但是MAST Upgrade的成功完成和首次測試是旅程中的重要里程碑。最初的MAST(巨型安培球形托卡馬克)工廠運行於1999年至2013年,其後繼產品一直投入生產,因此這是概念的重要證明。

英國科學大臣艾曼達·索洛韋(Amanda Solloway)在一份聲明中說:「我們希望英國成為核聚變能源的世界領導者,並利用其作為清潔能源的驚人潛力,這種能源可以持續數百年。」

「啟動MAST升級設備是此次核聚變實驗的一個標誌性時刻,使我們朝著我們到2040年建成第一座核聚變電站的目標又邁進了一步。」

聚變反應堆需要某種裝置來利用等離子體中發生的反應。托卡馬克——使用磁場包含聚變反應產生的等離子體的圓形設備——是此類設備的主要設計之一。

長期以來,托卡馬克採用了圓環形配置,但較新的設備(例如MAST Upgrade)是更先進的球形托卡馬克設計的示例,有望在效率和性能方面帶來許多好處。

由英國原子能管理局(UKAEA)組成的庫勒姆聚變能中心(CCFE)運營的MAST Upgrade也將需要所有這些有利條件。既然核聚變實驗已經開始運作,那麼它在接下來的幾年中將面臨一些巨大的挑戰。

其中最重要的是排熱。聚變反應堆產生難以置信的熱量,可能損壞反應堆的元件。為了解決這個問題,MAST Upgrade將使用一種稱為「 Super-X divertor」的新型排氣系統,該系統旨在減少離開等離子體的顆粒產生的熱量和功率負荷。

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