德国开启世界最大“仿星器”核聚变反应堆 组图

 作者:来燕楷     |      日期:2017-06-01 10:06:13
科学家成功开启了世界上最大的“仿星器”核聚变反应堆该装置被昵称为“文德尔施泰因7-X”(简称W7-X),一次约束超高温的等离子体长达30分钟以上 “文德尔施泰因7-X”第一次产生的等离子体,主要由氦组成,达到了大约100万摄氏度的高温 “文德尔施泰因7-X”放置在德国格赖夫斯瓦尔德的一个大型实验室内研究者宣称,该装置的设计将最终促使核聚变能源成为现实 该系统初次测试时的图像,显示了荧光分支闭合的过程,使嵌套的磁场表面变得可见 在仿星器内,等离子体被控制在外层的磁线圈内,这些磁线圈的真空内室能产生扭转的磁场 “文德尔施泰因7-X”装置内并联环路的电子束,显示出沿着磁场线的轨迹 工作人员正在制作“文德尔施泰因7-X”的一个内部组件 北京时间12月15日消息,据英国《每日邮报》报道,科学家已经成功地开启世界上最大的“仿星器”(Stellarator)核聚变反应堆该装置被昵称为“文德尔施泰因7-X”(简称W7-X),能一次约束超高温的等离子体长达30分钟以上 近日,W7-X反应堆制造出了一种超高温的特殊气体,持续了十分之一秒科学家希望,如果反应堆作用时间可以长一些,那将最终为我们带来无限制的清洁廉价能源12月10日,该反应堆制造出了温度高达100万摄氏度的氦等离子体 “我们感到非常满意,”参与W7-X运行操作的汉斯-斯蒂芬·博世(Hans-Stephan Bosch)博士在第一天的实验结束时说,“一切都按照计划进行”下一个任务将是延长等离子体放电的时间,并研究利用微波制造并加热氦等离子体的最佳方法 研究者称,W7-X装置的设计成功,将有助于核聚变能源最终成为现实该装置目前放置在德国格赖夫斯瓦尔德的一个大型实验室中长时间约束超高温等离子体是反应堆设计的“圣杯”,将有可能为世界提供用之不竭的能量来源 类似W7-X这样的核聚变反应堆,采用的是两种氢的同位素——氘和氚——的原子,这些气体被注入一个密闭室接着,科学家添加能量,将气体原子的电子移除,生成等离子体这些等离子体能释放出巨大的能量在密闭室周围环绕着超导线圈,可以产生强磁场通过电流的引导,强磁场穿过等离子体,使其远离密闭室的内壁 反应堆最常见的设计称为托卡马克装置(Tokamak),这是一个类似圆形线圈的中空金属结构燃料在加热到1.5亿摄氏度以上时,能形成高温等离子体尽管托卡马克装置能理想地约束这种等离子体,但也暴露出一些安全风险,比如当电流故障时,磁场就会立即崩溃 这种崩溃会导致磁场力的释放,并足以损坏反应堆在发表于《科学》(Science)杂志的深度报告中,马克斯·普朗克研究所的科学家称,W7-X装置是一个更加实用的选择,可以克服托卡马克装置存在的安全问题 美国威斯康辛大学的工程师大卫·安德森(David Anderson)说:“托卡马克装置的使用者正在期待会发生什么,W7-X令全世界感到振奋”在托卡马克装置中,有两组磁场用于约束等离子体,一组环绕在密闭室之外,一组位于密闭室内部,可以引导穿过等离子体的电流这种设计使密闭室内部的磁场强于外部,等离子体有可能移动到密闭室壁上,导致磁场崩溃 在仿星器里,等离子体被约束在外部的磁线圈内,这些磁线圈能在真空的密闭室内产生扭转的磁场线,从而使等离子体一直远离密闭室壁W7-X装置的关键部件是一个50圈的超导磁线圈,高度大约为3.5米该装置总共有16米宽 1951年,在普林斯顿大学工作的莱曼·斯皮策(Lyman Spitzer)首次提出了仿星器的概念然而,由于当时材料的限制,这一想法被认为太过超前现在,利用超级计算机和新的材料,