欧洲联合环JET实现受控核聚变能量新纪录

　　核聚变长期以来被认为是一种理想的未来绿色能源，像太阳这样的恒星就是通过核聚变获得动力的，因此它又被称为人造太阳。核聚变的主要过程，是在高温下将氢的同位素氘和氚融合在一起，形成氦，同时这一过程会以热量形式释放出巨大能量。此外，通过核聚变可以在全球范围内实现仅仅以廉价材料中获取的少量燃料，就能在长期时间内获得近乎无限的清洁电力能源；更重要的是，核聚变本质上是十分安全的，因为它不会引起失控链式反应。
　　而对于这一理想的未来能源，最近又有了新的进展。2022年2月9日，欧洲核聚变研发创新联盟（EUROfusion）、英国原子能管理局（UKAEA，UKAtomicEnergyAuthority）和国际热核聚变实验堆计划（ITER）联合宣布，在2021年12月21日，来自欧洲的研究团队实现了受控核聚变能量的新记录：它们在目前世界上最大的聚变反应堆，即在欧洲联合环（JET）中，将氢的同位素氘和氚加热到了1。5亿摄氏度并稳定保持了5秒钟，同时核聚变反应发生，原子核融合在了一起，释放出59兆焦耳（MJ）的能量。
　　图欧洲联合环（JET）（来源：英国原子能管理局）
　　59兆焦耳这一受控核聚变能量数值，打破了25年前同样也是JET创下的22兆焦耳的记录，并且是上次记录的2。5倍以上。它大约相当于一辆满载的卡车以每小时160公里的速度行驶的动能的两倍。
　　普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL，PrincetonPlasmaPhysicsLaboratory）的主任斯蒂文科雷（StevenCowley）之后评价说：看到它在5秒内保持高功率的镜头实在是太棒了。
　　实现这次受控核聚变能量新纪录的JET，是目前全世界唯一能够使用氘和氚这种混合燃料进行运行的装置，它位于英国牛津郡卡勒姆（Culham）的英国原子能管理局基地。由欧洲聚变计划EUROfusion的成员共同设计和建造，自1983年开始运营，平时由英国牛津的卡勒姆聚变能源中心负责技术运营，此外EUROfusion实验室的技术人员也会定期来JET进行工作。
　　尽管JET这一次的成就并不意味着聚变发电很快就会流入电网中为此还必须要达到大约此次核聚变反应能量的3倍才行。但是这一成就对于它的下一代ITER项目来说，是一个十分令人振奋的消息。ITER科学部门的负责人阿尔贝托洛亚特（AlbertoLoarte）说，它有力地证实了我们在ITER上的战略。
　　JET和ITER这两个核聚变装置，使用的其实是类似的原理和方法两者都是托卡马克（Tokamak）装置：被包裹在强大磁铁网格中的环状容器，其中的磁铁可以将超热电离气体或等离子体固定在适当的位置，并防止其接触和熔化容器壁。
　　在JET上进行核聚变研究的进展缓慢，促使研究人员在1990年代设计了更大、更先进的ITER，它是一个20米宽的巨型托卡马克装置，可容纳的等离子体是JET的10倍。根据模拟，等离子体的体积越大，热量就越难以逸出，从而可以使核聚变条件保持的时间更长。
　　ITER装置位于法国南部，这一项目是由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国这七个成员共同资助的，总耗资约为250亿美元，并计划于2025年开始运行，但是到产生大量电力，需要等到2035年。参与负责这一项目的七方涵盖了全世界主要核国家和主要亚洲国家，这些国家的人口接近了全球一半。而中国参加ITER计划，也是基于长远的能源基本需求的考虑。
　　之所以说JET这次实验的成就证实了ITER的战略，主要是因为这次实验中JET将等离子容器之前的碳里衬代替成了和ITER一样的铍和钨金属混合物。
　　事实上，之前JET的早期运行曾经给ITER的设计师们上了重要的一课。之前JET的等离子容器的里衬中使用的是碳，因为它可以抵抗熔化。但是结果发现，这些碳里衬会像海绵一样吸收燃料。因此在设计ITER时里衬材料被金属铍和钨所取代。金属钨不仅比碳更耐腐蚀，而且还可以储存更多的氢。
　　在这次实验中，为了使JET的实验条件尽可能接近未来的ITER，研究人员将等离子容器里衬换成了铍和钨的混合物。而这次实验也证实了研究人员的设计：即是在比太阳中心还要高十倍的温度下，也实现了产生创纪录水平的核聚变能量。
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