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發布日期:2022-04-26 點擊率:30
據英國《每日郵報》12月12日報道,德國科學家在核能研究上取得重大突破,有望制造出自給自足、不需要外界能量支持就能自行運轉的核反應堆。這對能源短缺的當今社會無疑是個重大利好。
科研突破的核心是一臺機器,它叫“螺旋石7-X”(Wendelstein 7-X),位于德國的格里夫斯華爾德,造價約為10億歐元(約合71億元人民幣),高度超過15米。科學家們的最終目標是,在幾乎不產生廢料的前提下,利用這臺機器通過核聚變產生能量。科學家們在這一方向上取得了重大突破。
兩個原子的原子核融合能產生核聚變。這一過程在目前已有的核電站中十分常見,能夠產生不少能量。“螺旋石7-X”也利用核聚變釋放能量,但它和常規核反應堆的區別在于,它可能只產生少量、甚至不產生核廢料。
科學家需要將氫氣加熱到1億攝氏度,使之進入等離子狀態,再將其裝入嚴格密封的特制容器當中。如果等離子碰觸到容器壁,后者將在高能之下融化。為了防止容器壁融化,科學家開發出了一種名叫“托卡馬克”裝置的容器來承載等離子。“托卡馬克”結構對稱,能夠在超低溫磁鐵和強電流的幫助下“禁錮”住等離子體。
“螺旋石7-X”也是一種“容器”,但可能比“托卡馬克”更為先進,因為它不需要強電流的幫助,就能在容器當中創造出一種類似于恒星內核的環境狀態,能夠更加輕松地裝載等離子。
12月10日,科學家們利用“螺旋石7-X”實現了一項突破性進展。他們把1毫克的氫氣放在“螺旋石7-X”當中,將其加熱成為100萬攝氏度的等離子——并且使這一狀態維持了0.1秒。“馬克斯?普朗克等離子體物理研究所”的漢斯-斯特凡?博舍博士說:“我們非常滿意。一切都和我們的預期相符。”
如果一切順利,科學家們下一步就要提高等離子的溫度,并且把它裝到比“螺旋石7-X”體積更大的容器中去。新容器名叫“國際熱核聚變實驗反應堆”(ITER),正在法國修建。如果ITER也取得成功,將是能源界的重大突破。科學家們只需要在啟動ITER時提供能量;一旦啟動,正常運轉起來之后,ITER就變成了一部自給自足的反應堆,不再需要外部能量的支持了。
英國核聚變專家史蒂芬?考利說:“‘螺旋石’擁有天然設計,不需要電流。它利用奇形怪狀的磁鐵產生磁場,控制等離子,使之扭曲。這是實現核聚變的另外一種方法。”考利還表示,為了產生能源,我們希望核反應堆能夠持續運轉,所以,不需要強電流輔助的反應堆就顯得非常劃算。
考利還表示,核聚變有希望在不遠的將來就為我們提供源源不斷的能量。這有可能在幾十年內就能實現。“我們現在已經足夠接近,可以嘗鮮了,”他說。
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