德國開啟世界最大“仿星器”核聚變反應堆

　　科學家成功開啟了世界上最大的“仿星器”核聚變反應堆。該裝置被昵稱為“文德爾施泰因 7-X”(簡稱W7-X)，一次約束超高溫的等離子體長達30分鐘以上。

　　“文德爾施泰因 7-X”第一次產(chǎn)生的等離子體，主要由氦組成，達到了大約100萬攝氏度的高溫。

　　“文德爾施泰因 7-X”放置在德國格賴夫斯瓦爾德的一個大型實驗室內(nèi)。研究者宣稱，該裝置的設計將最終促使核聚變能源成為現(xiàn)實。

　　該系統(tǒng)初次測試時的圖像，顯示了熒光分支閉合的過程，使嵌套的磁場表面變得可見。

　　在仿星器內(nèi)，等離子體被控制在外層的磁線圈內(nèi)，這些磁線圈的真空內(nèi)室能產(chǎn)生扭轉的磁場。

 

　　“文德爾施泰因 7-X”裝置內(nèi)并聯(lián)環(huán)路的電子束，顯示出沿著磁場線的軌跡。

　　工作人員正在制作“文德爾施泰因 7-X”的一個內(nèi)部組件。　　新浪科技訊 北京時間12月15日消息，據(jù)英國《每日郵報》報道，科學家已經(jīng)成功地開啟世界上最大的“仿星器”(Stellarator)核聚變反應堆。該裝置被昵稱為“文德爾施泰因 7-X”(簡稱W7-X)，能一次約束超高溫的等離子體長達30分鐘以上。

　　近日，W7-X反應堆制造出了一種超高溫的特殊氣體，持續(xù)了十分之一秒?？茖W家希望，如果反應堆作用時間可以長一些，那將最終為我們帶來無限制的清潔廉價能源。12月10日，該反應堆制造出了溫度高達100萬攝氏度的氦等離子體。

　　“我們感到非常滿意，”參與W7-X運行操作的漢斯-斯蒂芬·博世(Hans-Stephan Bosch)博士在第一天的實驗結束時說，“一切都按照計劃進行?！毕乱粋€任務將是延長等離子體放電的時間，并研究利用微波制造并加熱氦等離子體的最佳方法。

　　研究者稱，W7-X裝置的設計成功，將有助于核聚變能源最終成為現(xiàn)實。該裝置目前放置在德國格賴夫斯瓦爾德的一個大型實驗室中。長時間約束超高溫等離子體是反應堆設計的“圣杯”，將有可能為世界提供用之不竭的能量來源。

　　類似W7-X這 樣的核聚變反應堆，采用的是兩種氫的同位素——氘和氚——的原子，這些氣體被注入一個密閉室。接著，科學家添加能量，將氣體原子的電子移除，生成等離子 體。這些等離子體能釋放出巨大的能量。在密閉室周圍環(huán)繞著超導線圈，可以產(chǎn)生強磁場。通過電流的引導，強磁場穿過等離子體，使其遠離密閉室的內(nèi)壁。

　　反應堆最常見的設計稱為托卡馬克裝置(Tokamak)，這是一個類似圓形線圈的中空金屬結構。燃料在加熱到1.5億攝氏度以上時，能形成高溫等離子體。盡管托卡馬克裝置能理想地約束這種等離子體，但也暴露出一些安全風險，比如當電流故障時，磁場就會立即崩潰。

　　這種崩潰會導致磁場力的釋放，并足以損壞反應堆。在發(fā)表于《科學》(Science)雜志的深度報告中，馬克斯·普朗克研究所的科學家稱，W7-X裝置是一個更加實用的選擇，可以克服托卡馬克裝置存在的安全問題。

　　美國威斯康辛大學的工程師大衛(wèi)·安德森(David Anderson)說：“托卡馬克裝置的使用者正在期待會發(fā)生什么，W7-X令全世界感到振奮?！痹谕锌R克裝置中，有兩組磁場用于約束等離子體，一組環(huán)繞在密閉室之外，一組位于密閉室內(nèi)部，可以引導穿過等離子體的電流。這種設計使密閉室內(nèi)部的磁場強于外部，等離子體有可能移動到密閉室壁上，導致磁場崩潰。

　　在仿星器里，等離子體被約束在外部的磁線圈內(nèi)，這些磁線圈能在真空的密閉室內(nèi)產(chǎn)生扭轉的磁場線，從而使等離子體一直遠離密閉室壁。W7-X裝置的關鍵部件是一個50圈的超導磁線圈，高度大約為3.5米。該裝置總共有16米寬。

　　1951年，在普林斯頓大學工作的萊曼·斯皮策(Lyman Spitzer)首次提出了仿星器的概念。然而，由于當時材料的限制，這一想法被認為太過超前?，F(xiàn)在，利用超級計算機和新的材料，科學家最終將斯皮策的理想變成了現(xiàn)實。