可控核聚變研究突破引關(guān)注

　　近日，美國(guó)能源部（DOE）下屬的橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）宣布稱(chēng)，利用超級(jí)計(jì)算機(jī)的超級(jí)算力及人工智能，該實(shí)驗(yàn)室解決了目前可控核聚變規(guī)模化面臨的一項(xiàng)重要問(wèn)題，人工智能能夠有效預(yù)測(cè)核聚變反應(yīng)等離子體的不穩(wěn)定性活動(dòng)，為可控核聚變反應(yīng)提供了預(yù)警時(shí)間，有望推動(dòng)可控核聚變的商用進(jìn)程。

　　一直以來(lái)，可控核聚變技術(shù)是世界各國(guó)爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)之一。核聚變反應(yīng)是太陽(yáng)能量的主要來(lái)源，建造可控的核聚變裝置將幫助人類(lèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)這一能源高效利用，“人造太陽(yáng)”的科技突破則將為人類(lèi)帶來(lái)源源不斷的清潔能源。

　　就目前科學(xué)進(jìn)展來(lái)看，可控核聚變實(shí)驗(yàn)的首要挑戰(zhàn)就是實(shí)現(xiàn)高溫聚變等離子體的穩(wěn)定供能。等離子體是一種高溫離子及自由電子的混合體，核聚變反應(yīng)過(guò)程中將形成高溫等離子體，這也正是核聚變反應(yīng)的能量來(lái)源。如何讓等離子體保持穩(wěn)定的能量生產(chǎn)狀態(tài)，是當(dāng)前人類(lèi)社會(huì)實(shí)現(xiàn)可控核聚變的重要一環(huán)。

　　在最新研究中，ORNL實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)利用超級(jí)計(jì)算機(jī)的超級(jí)算力，運(yùn)用人工智能算法對(duì)等離子體的活動(dòng)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，為未來(lái)核聚變裝置的有效控制和優(yōu)化打下了基礎(chǔ)。

　　ORNL撰文指出，核聚變過(guò)程中等離子體的破壞能夠在頃刻間發(fā)生，為維持等離子體穩(wěn)定性，提前預(yù)警并采取相應(yīng)措施將變得尤為重要。該實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)人Bill Tang表示，這一算法是目前最為準(zhǔn)確有效的預(yù)測(cè)，在核聚變等離子體“崩塌”前提供足夠的預(yù)警時(shí)間，科研人員能夠利用這一事件對(duì)等離子體降溫，或找到避免“崩塌”的方法。一旦運(yùn)用到實(shí)踐中，將有望為科研人員提供足夠的應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間。

　　據(jù)了解，這一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果使用了目前全球兩大托克馬克裝置DIII-D及歐洲聯(lián)合環(huán)狀反應(yīng)堆（JET）現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。美國(guó)DIII-D托卡馬克裝置建成于1980年，而JEC則建成于1983年，近幾十年來(lái)可控核聚變研究熱度不減，由全球七個(gè)國(guó)家參與的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）則計(jì)劃在2025年開(kāi)始等離子體實(shí)驗(yàn)。

　　美國(guó)科普雜志《科學(xué)美國(guó)人》曾撰文指出，利用可控核聚變反應(yīng)可能有望解決當(dāng)前全球變暖的問(wèn)題，核聚變能量將消除人類(lèi)對(duì)化石能源的依賴(lài)，并克服可再生能源不穩(wěn)定性的缺點(diǎn)。更為重要的是，核聚變能源將不會(huì)像核裂變一樣產(chǎn)生危險(xiǎn)的核輻射。同時(shí)，自然界中存在大量核聚變所需的原料，海水中氫的同位素將取之不盡。

　　可控核聚變作為未來(lái)能源中“最有潛力”的一環(huán)，近幾個(gè)月來(lái)，歐美國(guó)家也在不斷“加碼”這一科研領(lǐng)域的投入。

　　據(jù)英國(guó)《鏡報(bào)》消息，8月12日，新上任的英國(guó)首相鮑里斯·約翰遜（Boris Johnson）宣布在“脫歐”后，將為位于英國(guó)牛津郡的核聚變研究機(jī)構(gòu)Culham Science Centre持續(xù)提供資金支持。

　　自英國(guó)宣布“脫歐”以來(lái)，業(yè)內(nèi)人士就對(duì)英國(guó)未來(lái)科學(xué)研究表示了擔(dān)心，但一向支持“硬核脫歐”的鮑里斯卻對(duì)可控核聚變領(lǐng)域尤為關(guān)注。

　　Culham Science Centre作為英國(guó)原子能管理局旗下科研機(jī)構(gòu)，是國(guó)際核聚變研究機(jī)構(gòu)ITER的核聚變研究工作。據(jù)了解，超過(guò)350名科學(xué)工作者及工程師參與該實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，歐洲原子能共同體（Euratom）每年為該機(jī)構(gòu)的核聚變研究提供數(shù)千萬(wàn)英鎊的研究經(jīng)費(fèi)，一旦英國(guó)實(shí)現(xiàn)“無(wú)協(xié)議”脫歐，該機(jī)構(gòu)可能不得不退出Euratom，科研經(jīng)費(fèi)則可能面臨中斷。

　　為此，鮑里斯在參觀(guān)這一研究所后，立即宣布將為英國(guó)科研“超負(fù)荷充電”，維持這一研究機(jī)構(gòu)的資金來(lái)源，并宣布將為歐盟國(guó)家科學(xué)家提供快速簽證，保證科研交流往來(lái)。

　　另外，美國(guó)對(duì)核聚變研究的科研支持也熱度不減。今年7月底，位于美國(guó)圣地亞哥的托卡馬克實(shí)驗(yàn)室DIII-D宣布收到美國(guó)能源部1400萬(wàn)美元科研經(jīng)費(fèi)，這一資金將繼續(xù)支持開(kāi)發(fā)、探究和維持高溫聚變等離子體的方法。

　　美國(guó)科學(xué)部副部長(zhǎng)Paul Dabbar公開(kāi)表示稱(chēng)：“核聚變?nèi)匀皇鞘澜缟献钣邢Ｍ臐撛谀茉粗弧＿@項(xiàng)旨在實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的研究，將是聚變向可持續(xù)能源發(fā)展道路上的一個(gè)重要里程碑。”（李麗旻）