能量更加!长达24年的核聚变记录被攻破

互联网 3个月前 站长
53 0

原文作者:Elizabeth Gibney

试验性的欧洲结合环状反映炉(Joint European Torus)曾经将聚变(太阳开释能量的进程)发生的能量增添了一倍。

长达24年的核聚变记录已被攻破。2月9日,英国牛津邻近欧洲结合环(JET)的迷信家发布,他们经由过程原子聚变发生了有史以来最高的连续能量脉冲,是他们1997年试验记载的两倍还多。

能量更加!长达24年的核聚变记录被攻破

英国牛津邻近的欧洲结合托卡马克反映堆是天下上最年夜的聚变试验(法国的国际热核聚变试验堆打算,ITER)的实验场合 | Christopher Roux (CEA-IRFM)/EUROfusion (CC BY 4.0)

“这些成果可谓里程碑,使咱们在处理迷信跟工程一项最年夜挑衅的途径上迈出了一年夜步。”Ian Chapman在一份申明中说,他是JET地点基地卡拉姆聚变动力核心(CCFE)的担任人。JET由英国原子能治理局主理(UKAEA),但其迷信名目由名为欧洲核聚变研发翻新同盟(EUROfusion)的欧洲配合名目治理。

假如研讨职员可能应用核聚变反映(为太阳供给能量的进程)——它无望供给一种近乎无穷的干净动力。但到现在为止,还不一项试验发生的能量能超越输入的能量。JET的研讨成果并不转变这一点,然而他们标明,后续应用雷同技巧跟燃料混杂物的聚变反映堆名目——雄心壮志、耗资220亿美元的ITER,打算在2025年开端聚变试验——终极应当可能到达这一目的。

“JET确切实现了猜测目的,统一模子现在象征着ITER能胜利。”荷兰埃因霍温理工年夜学的核聚变物理学家Josefine Proll说,他研讨的是另一种叫做仿星器的反映堆。“这是一个十分十分好的迹象,我觉得非常冲动。”

二十年的任务

这项试验是近二十年任务的结晶,它极有助于迷信家猜测ITER将怎样作为,并领导其操纵设置,Anne White说。她是麻省理工学院的等离子体物理学家,从事跟JET一样圆环形的托卡马克反映堆研讨。“在核聚变研讨群体中,想必有很多人像我一样衷心肠庆祝JET团队。”

JET跟ITER应用磁束缚托卡马克中的等离子体(一种由氢同位素构成的超热气体)。在低温跟压力下,同位素聚变天生氦,以中子的情势开释能量。

为了攻破能量记录,JET应用了一种由等量氚跟氘构成的燃料——这也将是驱动ITER的混杂物,后者正在法国南部建立傍边。氚是氢的一种罕见的喷射性同位素:当它与同位素氘混杂时,反映发生的中子远多于独自的氘聚变。这增年夜了输出的能量,但JET需经由两年多的改革,以使呆板筹备好应答打击。氚上一次用于托卡马克聚变试验是在1997年,也就是JET发明上一个记录之时。

能量更加!长达24年的核聚变记录被攻破

破记录的脉冲在JET环状外部管道中运动 | UKAEA

在2021年12月21日的一项试验中,JET的托卡马克在5秒的聚变“脉冲”中发生了59兆焦耳的能量,比1997年在4秒内开释的21.7兆焦耳的能量超过一倍多。只管1997年的试验依然坚持着“峰值功率”的记录,但峰值只连续了一秒的多少分之一,并且试验的均匀功率还不到近来此次测试的一半,CCFE的等离子体迷信家Fernanda Rimini说,她治理了客岁的试验运动。她说,这一改良经由了20年的试验优化,以及硬件进级,包含调换托卡马克的内壁以增加燃料挥霍。

功率比

Rimini说,在数秒内发生能量对懂得等离子体外部的加热、冷却跟活动至关主要,并且对ITER的运转也很要害。

五秒“很了不得”,Proll弥补道。“这真的相称令人注视。”

客岁,美国动力部的国度焚烧安装发明了一个差别的聚变记录:研讨者应用激光技巧发生了绝对于输入功率的聚变输出功率最高记录,这是一个被称作Q的值,当其为1时意为发生与输入雷同的功率。该装备的Q值到达了0.7,这是激光聚变的里程碑,攻破了JET 在1997年发明的记录。但这一变乱极为长久,只在不到40亿分之一秒的时光内发生了130万焦耳的能量。

Rimini说,JET最新的试验将Q值在0.33保持了5秒。JET是ITER的缩小版,其体积只有ITER的非常之一——就似乎拿浴缸跟泅水池比,Proll说。它比ITER更轻易得到热量,以是没人指望它会到达进出均衡。她说,假如工程师们对ITER采取与JET雷同的前提跟物理方式,它或者能到达Q=10的目的,即发生10倍于投入的能量。

核聚变研讨职员远不找到全部的谜底。比方,另有一个困难是处置ITER反映堆排气区发生的热量。ITER的排放面积将比JET的更年夜,但增添的面积与它必需处置的功率激增不成比例。Proll说,现在正在研讨哪种计划最能蒙受低温,但研讨职员离这个目的另有间隔。

JET的破记录运转是在为期5个月运动的最后一天,Rimini说迷信家们从中网络了大批信息,将在将来多少年内停止剖析。最后的试验将该装备推到了“相对的最年夜值”,Rimini弥补说,她及时见证了这一里程碑式的测试。“咱们不跳上跳下相互拥抱——咱们之间有两米间隔——但这太让人冲动了。”

氚试验可能是JET的最后一站。客岁,EUROfusion决议在2023岁尾停止JET的运转,间隔JET开端任务时已有40年。UKAEA曾经表现,他们打算结束这项试验;JET的硬件跟操纵专业常识将在那边的其余名目中找到归宿。

原文以Nuclear-fusion reactor smashes energy record为题目宣布在2022年2月9日《天然》的消息版块上

© nature

doi: 10.1038/d41586-022-00391-1

版权申明:

本文由施普林格·天然上海办公室担任翻译。中文内容仅供参考,所有内容以英文原版为准。欢送转发至友人圈,如需转载,请邮件China@nature.com。未经受权的翻译是侵权行动,版权方将保存查究执法义务的权力。

© 2022 Springer Nature Limited. All Rights Reserved

本文经受权转载自Nature Portfolio(ID:nature-portfolio),如需二次转载请接洽原作者。

欢送转发到友人圈。

版权声明:站长 发表于 2022年3月13日 上午10:19。
转载请注明:能量更加!长达24年的核聚变记录被攻破 | URL导航

相关文章