就在上周,我们报道过德国革命机器成功地将氢气加热到 8000 万摄氏度,并维持氢等离子体云四分之一秒。 这是长达数十年的受控核聚变追求中的一个巨大里程碑,因为如果我们能够产生并保持氢等离子体一段时间,我们就可以利用清洁的、几乎无限的能源来为太阳提供燃料。
现在中国的物理学家已经宣布他们自己的核聚变机器,称为实验先进超导托卡马克(EAST),已经产生了 4999.9 万摄氏度的氢等离子体,并保持了令人印象深刻的 102 秒。
虽然这远不及实验产生的最热温度,但这一荣誉属于大型强子对撞机,它达到了惊人的温度4万亿摄氏度(比太阳中心热25万倍)早在2012年,中国合肥物质科学研究所的团队就成功地再现了太阳条件一分多钟。
维持这些令人难以置信的高温足够长的时间以利用反应产生的能量是实现受控核聚变的关键,因为它允许更稳定的对准用于操纵等离子体远离机器壁的磁场,以及作为反应一部分产生的高能粒子和热能的收集。
中国科学院合肥物质科学研究院
核,这就是我们目前的核设施所实现的,通过将原子核分裂成更小的中子和原子核来产生能量。 虽然裂变非常高效,但它释放的能量是效率提高数百万倍其单位质量比煤炭还高——危险的放射性副产品的管理成本极其昂贵。
这就是核聚变如此令人向往的原因:当原子在极高的温度下融合在一起时,它会产生大量的能量,但不会产生放射性废物或其他不需要的副产品。
问题是它需要更高的温度。 虽然核裂变需要将物体加热到几百摄氏度,但核聚变机器必须重现太阳上的条件,这意味着我们谈论的是几百万度。
事实上,因为我们的机器基本上是从头开始反应,所以我们实际上需要达到比太阳中心估计温度高得多的温度 - 德国耗资 10 亿美元的仿星器核聚变机背后的团队表示,理想温度是1亿摄氏度。
这是中国队上周希望达到的温度,但不得不接受接近 5000 万度的温度,陈史蒂芬来自南华早报报告。 他们的最终目标是达到 1 亿摄氏度,并将产生的氢等离子体维持超过 1,000 秒(即 17 分钟)。 与此同时,德国团队表示,既然他们的“概念验证”实验已经完成,那么它的等离子体可以维持长达 30 分钟。
现在,我们必须明确的是,来自中国的结果是基于合肥物质科学研究所的一份声明,在我们看到一篇同行评审的论文详细说明他们如何达到这些温度和时间之前,我们必须保持怀疑。 但如果一切顺利的话,我们确实面临着一场真正的“甜甜圈形核聚变机器之战”,德国人需要按时工作,中国人需要按温度工作。
我们距离真正利用核聚变来解决人类的能源问题可能还需要几十年(如果——这是一个很大的“如果”——我们完全弄清楚该怎么做),但科学家们正在取得一些惊人的进展。 我们喜欢一些健康的竞争。