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等离子体|英国一项聚变实验成功通电，实现了人们所期待的“首次等离子体”


等离子体|英国一项聚变实验成功通电，实现了人们所期待的“首次等离子体”
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等离子体|英国一项聚变实验成功通电，实现了人们所期待的“首次等离子体”
经过长达七年的漫长发展 ， 英国的一个实验性聚变反应堆已成功通电 ， 并实现了“首次等离子体”：确认其所有组件都能协同工作 ， 将氢气加热到物质的等离子相 。
上周 ， 由牛津郡库勒姆市的一台名为MAST Upgrade的机器实现了这一过渡 ， 这是一个正在运转的核聚变反应堆的基本组成部分 ， 科学家数十年来一直梦想着实现这一梦想 。
【等离子体|英国一项聚变实验成功通电，实现了人们所期待的“首次等离子体”】在核聚变中 ， 两个或更多个较轻元素的核融合成一个较重的核 ， 并释放能量 。 这种现象发生在太阳的中心 ， 如果我们能够在足够的规模上在地球上重建并维持相同的反应 ， 我们将获得清洁、几乎无限的低碳能源的回报 。
尽管这种规模的核聚变尚不存在 ， 但是MAST Upgrade的成功完成和首次测试是旅程中的重要里程碑 。 最初的MAST（巨型安培球形托卡马克）工厂运行于1999年至2013年 ， 其后继产品一直投入生产 ， 因此这是概念的重要证明 。
英国科学大臣阿曼达·索洛韦（Amanda Solloway）在一份声明中说：“我们希望英国成为核聚变能源的世界领导者 ， 并利用其作为清洁能源的惊人潜力 ， 这种能源可以持续数百年 。 ”
“启动MAST升级设备是此次国家核聚变实验的一个标志性时刻 ， 使我们朝着我们到2040年建成英国第一座核聚变电站的目标又迈进了一步 。 ”
聚变反应堆需要某种装置来利用等离子体中发生的反应 。 托卡马克——使用磁场包含聚变反应产生的等离子体的圆形设备——是此类设备的主要设计之一 。
长期以来 ， 托卡马克采用了圆环形配置 ， 但较新的设备（例如MAST Upgrade）是更先进的球形托卡马克设计的示例 ， 有望在效率和性能方面带来许多好处 。
由英国原子能管理局（UKAEA）组成的库勒姆聚变能中心（CCFE）运营的MAST Upgrade也将需要所有这些有利条件 。 既然核聚变实验已经开始运作 ， 那么它在接下来的几年中将面临一些巨大的挑战 。
其中最重要的是排热 。 聚变反应堆产生难以置信的热量 ， 可能损坏反应堆的组件 。 为了解决这个问题 ， MAST Upgrade将使用一种称为“ Super-X divertor”的新型排气系统 ， 该系统旨在减少离开等离子体的颗粒产生的热量和功率负荷 。
如果该分流器成功 ， 它可以比以前减少10倍的热量 ， 这可能足以使聚变反应堆成为未来电厂中的一种经济高效的技术 。
尽管MAST Upgrade是一个耗时七年的大型项目 ， 但它只是整个项目的一小部分 。 该设备实际上是为更大的项目——能源生产用球形托卡马克（STEP）——进行的试运行 ， 该项目将成为英国首座原型聚变电站 ， 预计于2040年完成 。
同时 ， 研究人员可以从MAST Upgrade中学到的知识 ， 也将为另一项巨大的尝试提供信息：世界上最大的核聚变实验 ， 称为国际热核实验反应堆（ITER） 。
ITER目前正在法国南部组装 ， 来自30多个国家的数千名科学家参与 。 它经过多年的规划 ， 比计划落后大约五年 ， 但当项目完成（估计成本在650亿美元左右）时 ， ITER将是我们展示核聚变产生的能量可以由人类利用的最佳机会 。


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