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全球最大核聚变反应堆将于6月试运行,有望一次性解决世界能源需求

olivia chan

今年夏天,国际热核实验反应堆(ITER)将进行首次试运行,向成为世界上第一个运行的核聚变反应堆迈进一步。

核聚变是一种为太阳提供能量的现象,如果物理学家能在地球上加以利用,它将是一种几乎无限的能量来源。 也因此,ITER被称为“人造太阳”。ITER预定在今年6月进行首次测试运行,但正式的低功率运行需要等到2025年才会开始。

届时,EUROfusion的研究人员将在欧洲联合环形加速器(JET)上先进行单独的实验,为后续的ITER实验提供参照,并对其燃料和材料需求进行微调。

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从去年12月开始,JET的研究人员已经开始用氚,一种稀有的放射性氢同位素进行核聚变实验。今年6月,JET将以氘和氚这两种氢的同位素为燃料,提高核聚变反应的产出功率。由于氘和氚反应产生中子的速度要比单独的氘反应快得多,研究人员需要更新全部的实验流程,并重新升级相关保护措施,以保证设备不受高温和中子轰击的损伤。

JET的温度可以达到1亿度,比太阳的核心温度高许多倍。该设施至今保持着世界最高的Q值(输出功率与输入功率之比)记录,今年将挑战更长的聚变反应时间,以尽可能获取更多数据。

ITER和JET都位于英国牛津附近的卡勒姆聚变能中心,二者运行原理类似:使用极端磁场将等离子体限制在一个环中,对其加热直至发生融合。JET和ITER的主要区别在于规模上。事实上,虽然JET建造在先,但ITER设计的启动却成为JET实验的重要组成部分。科学家对JET进行重新设计以配合ITER项目,用于ITER的概念验证。

JET的启动将为ITER铺平道路。在2025年ITER将开始以低功率氢反应的方式进行第一个十年的运行之前,科学家们将对该系统进行监测,同时探索一种多学科的方法来解决出现的各种工程问题。研究核心将围绕创建机器学习系统和人工智能模型,能够为规模化核聚变系统所需的模拟提供动力。

在ITER试运行十年后,若数据充足以及稳定性和安全性都在可控范围内,ITER团队将把反应堆的氢燃料源换成冲击力更大的按50:50比例混合的氘和氚。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://thenextweb.com/neural/2021/03/23/scientists-will-test-the-worlds-first-nuclear-fusion-reactor-this-summer/


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