59兆焦！欧核聚变实验创能量输出新纪录

• 2022-02-10 09:18:29 来源：科技日报

科技日报实习记者 张佳欣

据欧洲核聚变研发创新联盟（EUROfusion）、英国原子能管理局（UKAEA）和国际热核聚变实验堆（ITER）9日联合召开新闻发布会称，欧洲科学家在通过聚变等离子体生产能源的道路上取得了重大成功：世界上规模最大的核聚变反应堆欧洲联合环状反应堆（JET）中产生了能量输出为59兆焦耳的稳定等离子体。这是自1997年以来，世界首次进行的氘氚核聚变实验。

核聚变反应堆：具有叠加等离子体的JET内部图片来源：英国原子能管理局（UKAEA）

JET曾在1997年产生约22兆焦耳聚变能量的等离子体，创造了当时的世界能源纪录。新实验打破了该纪录，JET中的聚变反应在等离子体放电的5秒阶段以中子的形式释放出总共59兆焦耳的能量——以功率单位表示，JET在5秒内实现了平均超过11兆瓦的功率输出。而在1997年的纪录中，5秒内的平均功率为4.4兆瓦。

核聚变发电又称为“人造太阳”，旨在模仿太阳上发生的核聚变。核聚变是氢的两个同位素氘和氚融合成一个氦原子，这一过程会释放大量能量。目前世界上唯一能够使用这种混合燃料运行的装置是JET。因为氚是一种非常罕见的原材料，需要经过特殊处理，所以研究小组通常使用氢或氘进行等离子体实验，上一次氘氚核聚变实验还是在1997年进行的。

为了过渡到国际大规模聚变实验（ITER）计划，研究人员此次进行的是氘氚混合燃料聚变实验。同时，为了使JET实验尽可能接近未来的热核聚变实验堆条件，他们用铍和钨的混合物而不是碳覆盖等离子体容器壁，因为金属钨比碳更耐腐蚀，而且不会像碳一样过多地与燃料结合。此次实验在比太阳中心温度高10倍的条件下，产生的聚变能量达到了创纪录水平。

ITER设施目前正在法国南部的卡达拉奇建设，预计将使用氘和氚混合燃料，计划实现产出能量10倍于输入能量（聚变增益）。要想产生净能量，即输出能量是加热等离子体所需能量的两倍这一目标，在卡达拉奇ITER设施“上线”之前是不可能实现的。因此，这次实验是在类ITER条件下创造的世界纪录。

德国马克斯·普朗克等离子体物理学研究所科学主任西比勒·君特教授表示：“JET的最新实验是向ITER最终目标迈出的重要一步。”

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