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仿星器核融合反应炉 W7-X 成功运转!悬浮电浆持续十分之一秒

2024-11-27 302

先前《科技新报》曾报导位于德国的全球最大核反应装置文德尔施泰因 7-X(Wendelstein 7-X,W7-X),其为仿星器核融合装置,若成功控制核融合反应,可望为世界带来另一波能源革命。负责这项实验性装置的德国马克斯普朗克研究中心(MPI)于 10 日宣布,W7-X 已成功运转,证明了悬浮电浆是可行的。

核融合是将两个较轻的原子核结合,形成一个较重的原子核及一个很轻的原子核(或粒子)的核反应形式,要进行核融合反应,必须先提高物质的温度至华氏 1 亿度来加热电浆,并利用强大的磁场来控制与封闭电浆。

若要产生能量,极高的温度绝对是必须的。举例来说,太阳的中心温度可达摄氏 1,500 万度,在这个温度下,透过“量子穿隧效应”的协助,最轻的元素、氢与氦原子能量受到激发,达到够高的“燃烧温度”,便会开始碰撞、熔合,释放出能量及产生较重的元素,而在这种温度下,电浆(plasma)便形成了。

仿星器因模拟恒星内部持续不断地核融合反应而得名,该技术以磁场约束核融合电浆,稳定运行提供动力,而在仿星器的运作模式下,最重要的关键便是控制与封闭电浆,才能让核融合反应持续发生,因此电浆不能接触到核反应炉的冰冷管壁,必须由强大的磁场来控制与封闭,使其悬浮在真空中。

(图片来源:截图自 Science Magazine YouTube 影片)

全长约 16 米的 W7-X 为实验性仿星器核融合反应炉, 由 MPI 于 1993 年动工兴建,直至 2014 年 5 月才兴建完成,造价高达 10 亿欧元(约 11 亿美元),装置内含的超导磁体超过 425 公吨。研究单位在过去一整年,对 W7-X 进行一连串严格的测试,好让 W7-X 能在安全范围内维持良好运作。

德国马克斯普朗克研究中心(MPI)于 10 日宣布,成功运转这座核融合装置 W7-X。科学家将 1 毫克氦气样品放入反应炉中,并利用 1.8 百万瓦(MW)的激光脉冲将其加热至摄氏 100 万度,瞬间闪过的氦电浆持续了十分之一秒。MPI 电浆物理研究所科学家 Hans-Stephan Bosch 对这次测试结果“非常满意”,并表示,“一切按计划顺利进行”。

▲持续十分之一秒的氦电浆。(图片来源:MPI)

虽说持续的氢电浆为最终目标,但 MPI 团队这次使用的是氦气。项目负责人 Thomas Klinger 教授解释,“氦气较容易达到电浆态”,不过,“我们不会改变原先的测试目标,接下来几周会先完成氦气测试,明年则开始专注于氢电浆”,W7-X 研究团队希望其最终能提供持续与稳定的便宜洁净能源。

 

  • Germany Just Successfully Fired Up A Nuclear Fusion Reactor

(首图来源:维基百科)

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2019-03-15 16:31:00

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