德國(guó)核聚變裝置試驗(yàn)成功：模擬太陽(yáng)內(nèi)部環(huán)境

　　去年，德國(guó)馬克斯-普朗克研究所科學(xué)家開(kāi)始啟動(dòng)一種新型大型核聚變反應(yīng)堆--“仿星器”。根據(jù)設(shè)計(jì)思路，研究人員只需向其中注入少量的氫，并將其加熱到成為等離子體，就可以有效地模擬了太陽(yáng)內(nèi)部的環(huán)境。這臺(tái)所謂仿星器的代號(hào)為“Wendelstein 7-X”。自該設(shè)備開(kāi)始研發(fā)以來(lái)，人們一直在質(zhì)疑其究竟何時(shí)能夠按預(yù)期目標(biāo)開(kāi)展工作，并產(chǎn)生正確的磁場(chǎng)。在過(guò)去數(shù)月中，研究人員對(duì)“Wendelstein 7-X”實(shí)施的多次試驗(yàn)證明，這臺(tái)仿星器能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

　　世界許多國(guó)家科學(xué)家都在努力嘗試核聚變技術(shù)的利用，德國(guó)“Wendelstein 7-X”（或簡(jiǎn)寫為“W7-X”）仿星器的試驗(yàn)則是其中最典型的代表之一。核聚變技術(shù)的擁護(hù)者認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用盡管還需數(shù)十年的努力，但一旦成功，仿星器將能夠完全取代化石燃料和傳統(tǒng)的核裂變反應(yīng)堆。未來(lái)的核聚變反應(yīng)堆主要分為兩大類型，一種是托卡馬克核聚變裝置，另一種就是仿星器核聚變裝置。在托卡馬克核聚變反應(yīng)堆中，只需要利用一個(gè)2D磁場(chǎng)來(lái)控制等離子體，而仿星器的運(yùn)行則是依靠一種扭曲的3D磁場(chǎng)。

　　在過(guò)去數(shù)月中，美國(guó)能源部物理學(xué)家薩姆-拉澤爾森協(xié)同德國(guó)科學(xué)家對(duì)“W7-X”實(shí)施了多次試驗(yàn)。研究人員得到的試驗(yàn)結(jié)果可以證明仿星器在未來(lái)核聚變反應(yīng)堆中是可行的。既然仿星器已經(jīng)啟動(dòng)，研究人員一直在尋找一個(gè)重要問(wèn)題的答案，即它能否產(chǎn)生一個(gè)正確的磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)在仿星器中非常關(guān)鍵，它是仿星器中唯一負(fù)責(zé)控制等離子體并使其發(fā)生核聚變的事物。科學(xué)家們最新試驗(yàn)成果發(fā)表于《自然通訊》之上。

　　研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人薩姆-拉澤爾森來(lái)自美國(guó)能源部普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室。拉澤爾森表示，“我們已經(jīng)證實(shí)，我們所建立的磁場(chǎng)可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求去正常運(yùn)行。”根據(jù)設(shè)計(jì)方案，“W7-X”自身并不會(huì)直接產(chǎn)生任何能量。在接下來(lái)數(shù)年中，“W7-X”將繼續(xù)測(cè)試核聚變裝置中將要面對(duì)的極端環(huán)境。在去年12月的首次試驗(yàn)中，研究人員使用的是氦，因?yàn)樗葰涓菀准訜?。研究人員介紹說(shuō)，“幾個(gè)月所取得的試驗(yàn)成果是仿星器研究過(guò)程中的重大進(jìn)展，它展現(xiàn)了復(fù)雜的、精密的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。”

　　仿星器也是一種核反應(yīng)堆，但是它沒(méi)有托卡馬克聚變反應(yīng)堆應(yīng)用廣泛。仿星器將熾熱的等離子體限制于扭曲的磁場(chǎng)中進(jìn)行聚變反應(yīng)。托卡馬克聚變反應(yīng)堆則是利用強(qiáng)大的電流引導(dǎo)等離子體在一個(gè)油炸圈餅形狀的設(shè)備中進(jìn)行聚變反應(yīng)。托卡馬克聚變反應(yīng)堆于上世紀(jì)50年代由前蘇聯(lián)物理學(xué)家發(fā)明。一般認(rèn)為，托卡馬克反應(yīng)堆建造相對(duì)容易。

　　仿星器的扭曲結(jié)構(gòu)可以幫助其更好地控制等離子體。此外，仿星器運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較小，不像托卡馬克反應(yīng)堆那樣容易出現(xiàn)內(nèi)部電流突然中斷現(xiàn)象，造成聚變反應(yīng)立即停止。聚變反應(yīng)可以提供近乎無(wú)窮無(wú)盡的能量，從而終結(jié)依賴化石燃料發(fā)電的歷史。