美國(guó)聚變研究獲得新突破

美國(guó)聚變研究獲得新突破

【美國(guó)麻省理工學(xué)院官網(wǎng)2016年10月14日?qǐng)?bào)道】 美國(guó)東部時(shí)間2016年9月30日21時(shí)25分，美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)等離子體科學(xué)與聚變中心在聚變能研究方面實(shí)現(xiàn)了一次飛躍：該中心Alcator C-Mod托卡馬克聚變堆創(chuàng)造了一項(xiàng)世界紀(jì)錄——等離子體壓強(qiáng)超過(guò)2個(gè)大氣壓。

Alcator C-Mod 1993年投運(yùn)，是世界上第三臺(tái)強(qiáng)磁場(chǎng)托卡馬克裝置，也是世界唯一的擁有被稱為“托卡馬克”的環(huán)形腔的緊湊型強(qiáng)磁場(chǎng)聚變堆。其磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)8特斯拉——地球磁場(chǎng)強(qiáng)度的16萬(wàn)倍，從而能夠創(chuàng)造致密的熱等離子體，并能在超過(guò)8000萬(wàn)攝氏度的高溫下使等離子體保持穩(wěn)定。該堆的磁場(chǎng)強(qiáng)度是其他聚變堆的兩倍以上，因而能夠產(chǎn)生更高的等離子體壓強(qiáng)。

在其23年的運(yùn)行史中，Alcator C-Mod曾多次創(chuàng)造磁約束聚變裝置的等離子體壓強(qiáng)記錄。上一次記錄即1.77個(gè)大氣壓是在2005年創(chuàng)造的。此次新紀(jì)錄為2.05個(gè)大氣壓，比2005年記錄高出15%。該堆在創(chuàng)造等離子體壓強(qiáng)紀(jì)錄的同時(shí)，等離子體內(nèi)部溫度超過(guò)3500萬(wàn)攝氏度——太陽(yáng)中心溫度的約兩倍，每秒可產(chǎn)生超過(guò)300萬(wàn)億次聚變反應(yīng)，中心磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)5.7特斯拉，電流強(qiáng)度達(dá)140萬(wàn)安培，核聚變功率高達(dá)400萬(wàn)瓦。等離子體的體積約為1立方米，持續(xù)時(shí)間為2整秒。

其他同類聚變研究裝置雖然也能達(dá)到與Alcator C-Mod類似的高溫，但等離子體壓強(qiáng)僅能達(dá)到接近1個(gè)大氣壓的水平。Alcator C-Mod的新紀(jì)錄比其他同類裝置的記錄高出約70%。

除非有新裝置建成，否則2.05個(gè)大氣壓這一記錄將會(huì)保持15年，直至目前正在法國(guó)建設(shè)的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)投入運(yùn)行。根據(jù)美國(guó)能源部(DOE)最新公布的報(bào)告，ITER將在2032年全面投運(yùn)，并達(dá)到2.6個(gè)大氣壓的等離子體壓強(qiáng)。

雖然Alcator C-Mod為促進(jìn)聚變能的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，但美國(guó)能源部2012年決定不再為其撥款，因?yàn)橐獮镮TER項(xiàng)目騰出資金。之后，美國(guó)國(guó)會(huì)決定繼續(xù)為該堆提供資金，直至2016年9月30日。這意味著Alcator C-Mod在創(chuàng)造新紀(jì)錄之后將停止運(yùn)行。

(伍浩松 譯 張 焰 校)