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德国仿星器核聚变装置试验成功:将有效模拟太阳内部环境
2022-09-06

德国马克斯-普朗克研究所科学家开始启动一种新型大型核聚变反应堆--“仿星器”。 氢在仿星器“Wendelstein 7-X”内部加热。仿星器利用一个复杂的磁性线圈系统来限制并引导等离子体进行聚变反应。 德国马克斯-普朗克研究所核聚变研究中心。 在仿星器中,等离子体被外部的磁性线圈所控制。磁性线圈在内部的真空室周围产生扭曲磁场线。 仿星器“Wendelstein 7-X”产生的等离子体,它主要由氦组成,温度高达100万摄氏度。在接下来数年中,“W7-X”将继续测试核聚变装置中将要面对的极端环境。 仿星器“Wendelstein 7-X”位于德国,造价约10亿欧元,它可以产生恒星内部的极端环境。

新浪科技讯 北京时间12月19日消息,据国外媒体报道,去年,德国马克斯-普朗克研究所科学家开始启动一种新型大型核聚变反应堆--“仿星器”。根据设计思路,研究人员只需向其中注入少量的氢,并将其加热到成为等离子体,就可以有效地模拟了太阳内部的环境。这台所谓仿星器的代号为“Wendelstein 7-X”。自该设备开始研发以来,人们一直在质疑其究竟何时能够按预期目标开展工作,并产生正确的磁场。在过去数月中,研究人员对“Wendelstein 7-X”实施的多次试验证明,这台仿星器能够实现预期目标。

世界许多国家科学家都在努力尝试核聚变技术的利用,德国“Wendelstein 7-X”(或简写为“W7-X”)仿星器的试验则是其中最典型的代表之一。核聚变技术的拥护者认为,这项技术的实际运用尽管还需数十年的努力,但一旦成功,仿星器将能够完全取代化石燃料和传统的核裂变反应堆。未来的核聚变反应堆主要分为两大类型,一种是托卡马克核聚变装置,另一种就是仿星器核聚变装置。在托卡马克核聚变反应堆中,只需要利用一个2D磁场来控制等离子体,而仿星器的运行则是依靠一种扭曲的3D磁场。

在过去数月中,美国能源部物理学家萨姆-拉泽尔森协同德国科学家对“W7-X”实施了多次试验。研究人员得到的试验结果可以证明仿星器在未来核聚变反应堆中是可行的。既然仿星器已经启动,研究人员一直在寻找一个重要问题的答案,即它能否产生一个正确的磁场。这个磁场在仿星器中非常关键,它是仿星器中唯一负责控制等离子体并使其发生核聚变的事物。科学家们最新试验成果发表于《自然通讯》上。

研究项目负责人萨姆-拉泽尔森来自美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室。拉泽尔森表示,“我们已经证实,我们所建立的磁场可以达到设计的要求去正常运行。”根据设计方案,“W7-X”自身并不会直接产生任何能量。在接下来数年中,“W7-X”将继续测试核聚变装置中将要面对的极端环境。在去年12月的首次试验中,研究人员使用的是氦,因为它比氢更容易加热。研究人员介绍说,“几个月所取得的试验成果是仿星器研究过程中的重大进展,它展现了复杂的、精密的磁场结构。”

仿星器也是一种核反应堆,但是它没有托卡马克聚变反应堆应用广泛。仿星器将炽热的等离子体限制于扭曲的磁场中进行聚变反应。托卡马克聚变反应堆则是利用强大的电流引导等离子体在一个油炸圈饼形状的设备中进行聚变反应。托卡马克聚变反应堆于上世纪50年代由前苏联物理学家发明。一般认为,托卡马克反应堆建造相对容易。仿星器的扭曲结构可以帮助其更好地控制等离子体。此外,仿星器运行风险较小,不像托卡马克反应堆那样容易出现内部电流突然中断现象,造成聚变反应立即停止。聚变反应可以提供近乎无穷无尽的能量,从而终结依赖化石燃料发电的历史。(彬彬)

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