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世界最大核聚变研究设备仿星器开始运行
时间 : 2015-12-12     

德国马克斯·普朗克研究所下属的等离子体物理研究所12月10日说,用于研究核聚变反应的世界最大仿星器“螺旋石7-X”当天开始运行,并首次制造出氦等离子体。

  顾名思义,仿星器就是对恒星的模仿,实际上是一种核聚变反应研究设备。按照设计,仿星器通过模仿恒星内部持续不断的核聚变反应,将等离子态的氢同位素氚和氘约束起来,并加热至1亿摄氏度的高温,发生核聚变以获得持续不断的能量。

  10日当天,研究人员向“螺旋石7-X”内部的等离子体容器中注入大约一毫克氦气,并打开微波加热装置,氦等离子体随之产生。虽然“螺旋石7-X”首次制造出的氦等离子体仅存在十分之一秒,研究人员对这一结果依然十分满意,表示“一切都在按计划进行”。

  “我们从惰性气体氦气开始制造等离子体,明年我们才会换成真正的研究对象——氢等离子体,”项目主管托马斯·克林格尔说,“因为将氦气变成等离子体更为容易,我们还能用氦等离子体清洁容器表面。”

  受控核聚变装置“螺旋石7-X”由马克斯·普朗克等离子体物理研究所承建,位于德国东北部城市格赖夫斯瓦尔德,“螺旋石7-X”项目投资达10亿欧元,经过9年的建造和100万个工时的组装,该装置的主要组装工作在2014年完成。随后,研究人员开始准备工作,对所有技术系统逐一进行测试。

  马克斯·普朗克研究所同时拥有两种不同类型的核聚变研究装置。与目前常用的以环形封闭磁场约束等离子体、实现受控核聚变的“托克马克”方式相比,“螺旋石7-X”不但安全性更高,其最大特点是一次运行可以连续约束超高温等离子体长达30分钟,而“托克马克”方式的这一约束时间最高纪录仅为6分30秒。

  实现对超高温等离子体的长时间约束是反应堆设计领域的“圣杯”,这意味着控制核聚变的进程,也就是说可以控制核聚变的开始和停止,并随时对反应速度进行调控。

  核聚变是解决能源问题的主要选择之一。核聚变反应所需的氚和氘在自然界中广泛存在,1公斤核聚变原料产生的电能等同于1.1万吨煤产生的电能。核聚变反应堆比目前核电站的核裂变反应堆产生的核废料更少,放射性也会在短期内消失。“螺旋石7-X”等仿星器设计方案被认为是未来核电站反应堆的发展方向。