韩国超导托卡马克高级研究(KSTAR)仅一年后打破了一项融合记录,它又砸碎了,这一次,它抓住了一个亿度等离子体的漩涡,整整三十秒。
虽然还很不足101秒这是中国科学院今年早些时候制定的,它仍然是通向更清洁、近乎无限的能源之路上的一个重要里程碑,这种能源可以改变我们为社会提供动力的方式。
这就是为什么它如此重要。
在像太阳这样的恒星深处,重力和高温为氢等简单元素提供了克服原子核排斥力所需的能量,迫使它们挤压成更大的原子。
这样的结果是较重的元素、一些杂散中子和大量的热量。
在地球上,不可能汇聚一个太阳的引力。 但我们可以通过将重力的紧缩换成热量形式的额外冲击来获得类似的结果。 在某些时候,我们甚至可以从熔化的原子中挤出足够的热量来维持核反应,并留下足够的热量来获取电力。
这就是理论。 但是,要让极热的等离子体保持足够长的时间,以利用其热量供应来获得持续、可靠的能源,需要一些巧妙的思考。
KSTAR只是世界上少数几个试图解决托卡马克等离子体技术问题的测试设施之一。
托卡马克本质上是大型金属环,旨在容纳热带电粒子云。 带电后,移动的云会产生强大的磁场,使其被反磁场推到位。
KSTAR 托卡马克(国家聚变研究所)
托卡马克装置的技巧是微调电流,使其不会脱离磁力限制。 这说起来容易做起来难,因为等离子体的加热脉冲与其说是粒子龙卷风,不如说是不稳定的,搅动着混乱的漩涡。
尝试将一圈果冻放入一圈橡皮筋内,以体验挑战的感觉。
还有多种其他方法可以实现类似的结果。 仿星器,比如德国Wendelstein 7-X例如,在测试设备中,翻转脚本并使用高度复杂的人工智能设计的磁线圈隧道来保持其等离子体搅拌环就位。 这保证了更长的停留时间,但使加热等离子体变得更困难。
另一方面,托卡马克在过去几年中的温度越来越高。
位于合肥的中国实验性先进超导托卡马克(EAST)反应堆于 2018 年成为第一个达到 1 亿摄氏度的重要温度里程碑,这一温度是仍然遥不可及(目前)。
今年,EAST 将等离子体加热至1.2亿摄氏度,保持一分半钟以上。
然而,这些温度是电子之间共享能量的衡量标准。 毫无疑问,很热,但提高重得多的离子的温度也很重要。 更不用说更难了。
KSTAR去年的离子温度达到1亿,维持脉冲20秒。
事实上,距离 12 个月多一点,它才达到了 30 秒,这是令人难以置信的鼓舞。
每个测试设施的做法都略有不同,使用不同的技术来突破从脉冲持续时间到稳定性到电子或等离子体温度的任何限制。
虽然人们很容易将每项记录视为一场比赛,但重要的是要庆祝每一个里程碑,将其作为又一个教训。
每一项成就都向我们展示了解决我们在利用太阳引擎成为地球发电站方面仍然面临的障碍的其他方法。