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运行在1亿摄氏度下48秒的韩国核聚变反应堆破纪录

(2024-04-03 10:42:10)

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运行在1亿摄氏度下48秒的韩国核聚变反应堆破纪录

2024/4/3

实验性聚变反应堆维持了一个破纪录的48秒的1.8亿华氏度温度。

韩国超导托卡马克高级研究堆室内部的观望。(Image credit: Korea Institute of Fusion Energy (KFE))

科学家已经宣布，韩国的“人造太阳”在将等离子体回路超加热到1.8亿华氏度（1亿摄氏度）48秒后创下了新的聚变记录。

韩国超导托卡马克高级研究堆（KSTAR）打破了2021年由同一反应堆创下的31秒的世界纪录。这一突破是通往近乎无限清洁能源漫长道路上迈出的一小但令人印象深刻的步。

70多年来，科学家们一直试图来利用核聚变的力量——恒星燃烧的过程。通过在极高的压力和温度下聚变氢原子来制造氦，所谓的主序星将物质转化为光和热产生巨大量的能量，不用产生温室气体或长期放射性废物。

但复制在恒星心脏内部发现的条件并不是一项简单的任务。聚变反应堆最常见的设计——托卡马克——通过超加热等离子体（物质的四种状态之一由正离子和带负电的自由电子组成）并将它陷落在一个有强大磁场的圆环形反应堆室内工作。

然而，将湍流和超热的等离子体线圈保持在位足够长的时间让核聚变来发生一直是一个艰苦的过程。苏联科学家纳坦·亚夫林斯基于1958年设计了第一个托卡马克装置，但从来没有人已经设法来创造出一个能够比它摄入放出更多能量的反应堆。

主要的绊脚石之一一直是如何处理一种足以热来聚变的等离子体。聚变反应堆需要非常高的温度——比太阳更热很多倍——因为它们必须运行在比恒星核心内部自然的发生聚变压力远更低的压力下。例如，实际太阳的核心温度约为2700万华氏度（1500万摄氏度），但有约等于地球海平面气压的3400亿倍的压力。

韩国核聚变反应堆的照片。(Image credit: Korea Institute of Fusion Energy (KFE))

将等离子体烹饪到这样的温度是相对容易的部分，但找到一种将它封闭以便它也不毁灭聚变过程不烧透反应堆的方法技术上是很棘手的。这通常要么用激光要么磁场来做到。