世界领先的等离子体研究机构之一刚刚打破了一项新纪录,这表明我们确实离这一美好目标越来越近了- 几乎无限的清洁能源供应。
Wendelstein 7-X 仿星器(一种使用磁铁限制等离子体云(热的带电气体)的设备)上的实验表明,其特定设计可能是可行的方法,比任何其他同类机器产生更多的电力。
Wendelstein 7-X 首次启动2015 年末在马克斯·普朗克等离子体物理研究所进行的研究表明,在大约十分之一秒的时间内,它可以将加热至 100 万度的氦离子环固定在适当的位置。
如果我们要使用这项技术来生产能源,这听起来可能并不算多,但请耐心等待。 这台机器从来没有打算作为发电站运行——它是一个试验台,旨在寻找尽可能多的方法技术。 而且它做得非常好。
在最新的测试中,输入 W 7-X 的能量比之前的测试多 18 倍,穿过等离子体的氦离子达到了 4000 万开氏度的高温 –比以前热四倍。
虽然我们大多数人都熟悉典型的核能(用于发电的大原子的衰变),但当原子焊接在一起时,就会释放聚变能。
由于它不会产生原子分裂能产生的那种辐射问题,因此它是未来最有前途的能源。 事实上,除了反应堆内部的辐射板外,核聚变与电力生产一样清洁。
聚变燃料的供应量也如此之大,以至于我们不妨将其视为无限的能源,至少在理论上是这样。
但为了让原子融合,我们需要给它们狠狠的一击。 理想情况下,我们谈论的是接近 1 亿度的踢动,这需要特定类型的机器。 目前,有两种有前途的类型,W 7-X 代表其中之一。
机器像麻省理工学院的 Alcator C-Mod 托卡马克利用由此产生的等离子体产生的电磁场来帮助带电粒子的扭动果冻甜甜圈保持在一条直线上。
这使得撞击粒子的热云保持良好和紧密,在喷射燃料时产生大量的能量。 但它的不稳定使得发电变得非常短暂。
同时,W 7-X 等仿星器依靠磁性线圈组来容纳等离子体,提供更大的控制,这意味着氦气凝胶的热环可以保持更长时间的旋转。
它们在输出方面与托卡马克装置不太匹配,但最新的破纪录壮举看起来像 W 7-X 的 15 米宽机器正在向我们展示一种弥合这一差距的方法。
最近几轮的实验还导致了遏制时间的飞跃,从同等等离子体生成的最长 6 秒缩短到大约 25 秒。 虽然还没有完全达到小时的规模,但它又是朝着正确方向的飞跃。
“对于这种尺寸的设备来说,这是一个极好的价值,而且是在现实条件下实现的,”物理学家托马斯·孙·佩德森说来自马克斯·普朗克研究所。
这些改进部分是由于添加了新型内部包层(如下所示),它通过转移影响等离子体流的杂散粒子来帮助管理等离子体流。
(IPP,扬·迈克尔·霍桑)
下一轮操作将集中于改变该包层,将等离子体推向更高的密度和温度。
对2016年第一轮实验的分析也表明,他们用于优化整个流程的方法给出了正确的结果。
“在更高的加热功率和更高的等离子体压力下的进一步实验中将进行更准确和系统的评估,”该研究的第一作者安德烈亚斯·丁拉奇 (Andreas Dinklage) 说道。
这仍然并不意味着我们可以确定融合的日期。 仍然有很多问题需要解决,尽管仿星器有很多承诺,但在实现收支平衡和产生的产量超过其产量之前,还有很长的路要走。
然后是燃料问题。 反应器中的氦气是氢原子融合在一起的产物。 但它不仅仅是任何氢——一种受欢迎的氢,称为氚地球上并未发现大量储量,因此需要在反应堆中生产或在其他地方收获。
目前,核聚变仍处于不久的将来。 但此类实验的结果表明,我们正以极快的速度迈向这一目标,因此我们对此感到谨慎乐观是正确的。
这项研究发表于自然。