科学家们创造了等离子体压力的新世界纪录——等离子体压力是产生能量的“关键成分”- 这意味着这种清洁和可持续的能源比以往任何时候都更接近我们的掌握。
新纪录为 2.05 个大气压,比之前的 1.77 个大气压记录跃升了 15%。 这个记录和最后一个记录都是在麻省理工学院定制的 Alcator C-Mod 反应堆中创下的。
虽然为我们的家庭提供动力的可行核聚变反应堆还有很长的路要走,但这些增加的压力相当于反应速率的提高,并且更多的证据表明我们正在接近技术上和经济上可行的反应堆。
它还为科学家提供了更多关于如何最好地向前推进的线索。
“这是一项了不起的成就,凸显了麻省理工学院 Alcator C-Mod 项目的巨大成功,”物理学家戴尔·米德说普林斯顿等离子体物理实验室的教授,他没有参与这些实验。
“创纪录的等离子体压力验证了高磁场方法是获得实用聚变能的一条有吸引力的途径。”
为了达到 2.05 个大气压的记录,麻省理工学院的研究人员将反应堆温度升至 3500 万摄氏度(6300 万华氏度) -温度是太阳核心的两倍多- 保持等离子体每秒产生 300 万亿次聚变反应,持续 2 秒。
这三个变量——温度、压力和持续时间——起到权衡作用,因为以前的记录来自世界各地的团队进行了展示。 例如,虽然 Alcator C-Mod 反应堆在压力方面名列前茅,但其他反应温度更高或持续时间更长。
然而,等离子体压力对于产生的总能量至关重要,这就是麻省理工学院团队如此兴奋的原因。它说压力水平是产生核聚变反应的“挑战的三分之二”。
科学家认为核聚变可以为我们提供我们一直在寻找的清洁、安全和几乎无限的能源——它本质上复制了地球上太阳上发生的事情,通过将物质的微小元素加热到几百万摄氏度以上,并形成过热气体称为等离子体。
使用超强磁场将等离子体与普通物质分离,这就是你的能源——一种可以一次性取代所有核电站和化石燃料发电厂的能源。
与核裂变为当今核电站(原子分裂)提供动力的反应、核聚变(原子融合在一起)不会产生放射性废物,而且没有崩溃的机会任何一个。
听起来不错,对吧? 这就是为什么世界各地的科学家正在努力应对复制“实验室恒星”这一极其复杂的挑战——这可能仍需要数十年才能实现。
事实上,由于涉及超高温,今天的机器消耗的能量仍然多于它们产生的能量,但正如麻省理工学院团队所表明的那样,我们一直在取得进展。
不幸的是,23 年后破纪录的 Alcator C-Mod 反应堆已经走到了尽头,政府资金被转移到ITER机器正在法国建造。 人们希望国际热核聚变实验堆有一天能够成为世界上第一台自我维持的核聚变机器。
其他物理学家正在致力于调整设计和方法,试图找到使核聚变自我维持的神奇公式,当(或如果)这一历史性时刻发生时,Alcator C-Mod 可以为其所发挥的作用感到自豪。
麻省理工学院的研究人员将在本月的国际原子能机构聚变能会议上展示他们破纪录的实验结果。 如果您有任何疑问,他们将主持Reddit AMA10月20日。