上周，經(jīng)過(guò)漫長(cháng)的7年發(fā)展，英國牛津郡Culham的一臺名為MAST Upgrade的機器為實(shí)驗性核聚變反應堆成功通電，制造出了"首團等離子體"：證實(shí)所有組件可以共同工作，將氫氣加熱至等離子體態(tài)。

在核聚變中，兩種或兩種以上輕元素的原子核融合成一個(gè)較重的原子核，并釋放能量。太陽(yáng)的能量就來(lái)自中心的核聚變，如果我們能在地球上以足夠的規模重現并維持同樣的聚變反應，就能收獲幾乎無(wú)限的清潔能源。

當然，我們還未走到那一步，但MAST Upgrade的成功和首次試運行是旅程中的重要里程碑。最初的MAST(著(zhù)名的托卡馬克裝置)從1999年運行到2013年。

"我們希望英國成為核聚變能源技術(shù)的世界領(lǐng)導者，并利用其作為清潔能源的驚人潛力。"英國科學(xué)部部長(cháng)阿曼達·索洛維在聲明中說(shuō)，"MAST Upgrade裝置通電是這個(gè)國家核聚變實(shí)驗的一個(gè)里程碑式的時(shí)刻，使我們朝著(zhù)在2040年之前建造英國第一座核聚變電站的目標又邁進(jìn)了一步。"

核聚變反應堆需要某種裝置來(lái)控制等離子體。托卡馬克(Tokamaks)——利用磁場(chǎng)遏制聚變反應產(chǎn)生的等離子體的圓圈形裝置——是被寄予厚望的設計之一。

長(cháng)期以來(lái)，托卡馬克采用的是甜甜圈形狀的配置，但像MAST Upgrade這樣的新設備是更先進(jìn)的球形設計，預計將在效率和性能方面帶來(lái)許多好處。

MAST Upgrade由英國原子能管理局(UKAEA)下屬的Culham聚變能源中心(CCFE)運營(yíng)?，F在它已開(kāi)始運作，聚變實(shí)驗在未來(lái)幾年內還要攻克一堆瓶頸。

其中首當其沖的就是排熱問(wèn)題。聚變反應堆會(huì )產(chǎn)生令人難以置信的熱量，會(huì )損壞反應堆的部件。為了解決這個(gè)問(wèn)題，MAST Upgrade將試驗一種名為"Super-X分流器"的新型排氣系統，旨在減少離開(kāi)等離子體的粒子所產(chǎn)生的熱量和功率負荷。

如果分流器成功，與之前相比，它可以提高10倍的散熱效率，這可能足以使聚變反應堆成為正收益供電技術(shù)。

關(guān)于核聚變反應堆的一切都很大，MAST Upgrade——盡管是一個(gè)耗時(shí)7年的巨大項目，但也只是整個(gè)拼圖的一小部分。

在它之上，還有一個(gè)更大項目的將啟動(dòng)試運行，即能源生產(chǎn)球形托卡馬克(STEP)，這將是英國第一個(gè)原型核聚變電站，預計將于2040年完成。

與此同時(shí)，研究人員從MAST Upgrade中學(xué)到的東西也將為另一個(gè)大規模的試運行提供參考信息：世界上最大的核聚變實(shí)驗，被稱(chēng)為國際熱核實(shí)驗反應堆(ITER)。

ITER目前正在法國南部進(jìn)行組裝，來(lái)自30多個(gè)國家的數千名科學(xué)家參與其中。它已經(jīng)規劃了多年，比計劃晚了5年，但當項目完成后(估計成本約650億美元)，ITER將是向我們展示核聚變價(jià)值的最好機會(huì )。

我們可能離這一天還有好幾年的時(shí)間，但MAST Upgrade是我們向這一目標邁出的一大步。

"ITER是下一代核聚變裝置，"CCFE物理學(xué)家Andrew Thornton解釋道，"MAST Upgrade為我們提供實(shí)驗數據，以指導未來(lái)如何運行該裝置。"

https://www.sciencealert.com/huge-fusion-experiment-achieves-first-plasma-in-landmark-step-towards-clean-energy