韓國“人造太陽”刷新世界紀(jì)錄 一億度高溫下持續(xù)運(yùn)行二十秒

科技日報(bào)北京12月28日電 (記者劉霞)據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，韓國超導(dǎo)托卡馬克先進(jìn)研究(KSTAR)中心宣布，在與首爾國立大學(xué)(SNU)和美國哥倫比亞大學(xué)的聯(lián)合研究中，成功讓等離子體在超過1億攝氏度高溫下連續(xù)運(yùn)行了20秒！比2019年的時(shí)間(8秒)延長了2倍以上，創(chuàng)下新世界紀(jì)錄。這一成果有望促進(jìn)可控核聚變反應(yīng)從夢想走向現(xiàn)實(shí)。

KSTAR是一款超導(dǎo)核聚變裝置，也被稱為韓國“人造太陽”。在2018年的實(shí)驗(yàn)中，KSTAR首次讓等離子體在1億攝氏度的高溫下持續(xù)運(yùn)行(等離子體只有被加熱到1億攝氏度以上才可能實(shí)現(xiàn)可控核聚變)，時(shí)間約為1.5秒。KSTAR的最終目標(biāo)是，到2025年讓等離子體在超過1億攝氏度的高溫下連續(xù)運(yùn)行300秒。

為在地球上模擬太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變反應(yīng)，科學(xué)家們必須將氫同位素放在類似KSTAR這樣的聚變裝置內(nèi)，制造出離子和電子分離的等離子狀態(tài)，且離子必須加熱并保持在極高溫度下。迄今也有其他聚變裝置能讓等離子體在1億攝氏度或更高溫度下持續(xù)運(yùn)行，但持續(xù)時(shí)間都未曾超過10秒，這是正常導(dǎo)電器件的工作時(shí)長極限，在如此高的溫度下很難讓等離子體長時(shí)間保持穩(wěn)定。

在2020年的實(shí)驗(yàn)中，KSTAR改進(jìn)了去年研發(fā)的“內(nèi)部傳輸勢壘”(ITB)模式，成功獲得了最新進(jìn)展。

KSTAR研究中心主任尹思潤(音譯)解釋說：“等離子體在1億攝氏度高溫下長時(shí)間運(yùn)行所需的技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)核聚變能的關(guān)鍵，KSTAR此次的成功將是獲得長時(shí)間高性能等離子體運(yùn)行所需技術(shù)的保障——這些技術(shù)是未來商業(yè)核聚變反應(yīng)堆的關(guān)鍵?！?/p>

KSTAR于去年8月開始運(yùn)行該設(shè)備，并將其等離子體生成實(shí)驗(yàn)持續(xù)到12月10日，共進(jìn)行110次等離子體實(shí)驗(yàn)，其中包括高性能等離子體運(yùn)行和等離子體中斷緩解實(shí)驗(yàn)等。除在高溫等離子體運(yùn)行方面取得成功外，KSTAR中心還參與了國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃(ITER)相關(guān)研究。

童謠中，孩子們唱“種太陽”；現(xiàn)實(shí)里，科學(xué)家在造太陽。如果能實(shí)現(xiàn)可控核聚變，人類就能實(shí)現(xiàn)“能源自由”。多么巨大的誘惑，多么宏偉的愿景，多么艱難的歷程！在如此高的溫度下，運(yùn)行時(shí)間每延長一些，離人類造太陽的夢想就近一些。本文最后提到，韓國的這家研究中心，參與了ITER的相關(guān)研究。ITER是一個(gè)規(guī)模巨大、影響深遠(yuǎn)且耗資不菲的國際科技合作項(xiàng)目，中國也參與其中。該計(jì)劃的實(shí)施結(jié)果，可能將影響人類從根本上解決能源問題的進(jìn)程。