歐洲核融合技術創能量輸出記錄 「人造太陽」5秒輸出5900萬焦耳

撰文:歐敬洛
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歐洲科學家在核聚變發電領域取得重大進展:世界上規模最大的核聚變反應堆歐洲聯合環狀反應堆(JET)中產生了能量輸出為5,900萬焦耳(59MJ)的穩定等離子體。

歐洲核聚變研發創新聯盟(EUROfusion)、英國原子能管理局(UKAEA)和國際熱核聚變實驗堆(ITER)2月9日召開聯合新聞發佈會宣布,世界上規模最大的核聚變反應堆,歐洲聯合環狀反應爐(Joint European Torus, JET)利用核融合技術,在2021年12月的實驗中,成功產生59百萬焦耳(MJ),長達5秒鐘。

核聚變發電又稱為「人造太陽」,旨在模仿太陽的核聚變,由氫(Hydrogen)的兩個同位素氘(Deuterium)和氚(Tritium)融合成一個氦(Helium)原子,這一過程會釋放大量能量。目前世界上唯一能夠使用這種混合燃料運行的裝置是JET。上一次氘氚核聚變實驗需追溯至1997年,彼時JET產生約22百萬焦耳聚變能量的等離子體,創造了當時的世界能源紀錄。

以功率單位表示,JET在此次實驗中,於5秒內實現了平均超過1,100萬瓦的功率輸出。而在1997年的紀錄中,5秒內的平均功率為440萬瓦。

圖為2018年10月,英國威廉王子前往泰晤士河畔阿賓頓的牛津卡勒姆科學中心,那裏是JET實驗室所在。(AP)

在同等質量下,核融合可以產生煤炭、石油及天然氣能源400萬倍的能量,同時不會產生廢氣。反應爐亦安全得多即使發生意外也不存在爐心融毀的危險,產生的核廢料亦更容易處理,危害性也更細少。

在實驗中的核融合的維持時間可達5秒,但若要成為可利用的電力來源,尚需維持更長時間。 歐洲融合能源發展聯盟(EUROfusion)的多恩(Tony Donne)表示:「若我們能維持5秒鐘的核融合,在未來擴大運作規模,就可以維持5分鐘,然後是5小時。」

目前由歐盟、日、中、美、俄、韓、印等30餘國參與、在法國建造國際熱核融合實驗反應爐(ITER),即將在2025年開始投入實驗運作。ITER的反應爐較JET的更大更先進,JET的實驗數據將成為重要基礎。

各國在ITER項目展開合作,同時也都在這個項目的引領下,進行自己國家的核聚變研究。中國方面,在2006年正式簽約加入ITER計劃同年,中國完成了對「人造太陽」的全新升級——EAST全超導托卡馬克裝置(EAST,東方超環),它同時也是ITER的眾多引導裝置之一。2021年5月,EAST曾成功讓的1.2億度電漿體運行101秒,和1.6億度的電漿體運行20秒;同年12月讓7,000萬度的電漿體運行1,056秒,打破世界紀錄。

除了中國的EAST以外,目前各國數據表現不錯的核反應裝置還包括歐洲JET、日本JT-60、韓國KSTAR、美國NIF等。