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人类向终极能源又迈进一步,MIT核聚变实验堆创纪录突破

虎嗅APP  · 公众号  · 科技媒体  · 2016-10-18 16:45

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▲等离子体加热实验

这三个条件再落实到具体参数细节上,就是等离子体的粒子密度、约束时间和温度这三个参数的乘积必须不低于某个阈值 (也叫作“triple product”) 。达到该阈值后,拘束核聚变才能产生正能量输出,即释放的能量大于所消耗的能量。由于压强是密度和温度的乘积,因此,输出能量的大小和它的平方成正比,也就是说,压强达到原来的2倍,释放的能量会达到原来的4倍。基于这个原因,压强成了可控核聚变的关键指标之一。
在Alcator C-Mod托卡马克聚变实验装置23年的服务生涯中,它已经多次刷新了磁约束聚变等离子体压强的世界记录。2005年,阿尔卡特C型装置制造了1.77个大气压的世界记录。
如今,2.05个大气压世界记录又在2005年记录的基础上提高了15%,对应的温度达到3,500万摄氏度,是太阳核心温度的2倍。
Alcator C-Mod装置是世界上第三台强磁场托卡马克,具有世界唯一的先进腔体结构,属于紧凑型强磁场核聚变托卡马克装置。Alcator C-Mod装置中的等离子体每秒发生300万亿次聚变反应,其中心的磁场强度达到5.7特斯拉 (地球磁场的11.5万倍) 。等离子体中的电流强度达到140万安培,等离子中的核聚变功率高达400万瓦。等离子体的体积只有1立方米,持续时间为2整秒。
相较于其他体积相仿的非托卡马克磁约束聚变系统,Alcator C-Mod装置的磁场强度要大出50倍,而对比于其他托卡马克装置,它的等离子体压强则至少高出70%。
▲结果喜人,The Alcator C-Mod课题组欢腾一片

唯一有可能打破Alcator C-Mod装置记录的是在建中的国际热核聚变实验堆 (ITER)
ITER同为托卡马克装置,容积比AlcatorC-Mod装置大800倍,但是磁场却不如AlcatorC-Mod装置强。根据美国能源部的最新报告,ITER在2036年投入使用后,预期能产生2.6个大气压的等离子体,换句话说,现在这个记录,至少还可以保持15年。
此外,Alcator C-Mod装置自运行至今,始终作为能源实验的核心,成就了成百上千的科学家和工程师,启发了将近200篇相关博士论文、项目合作以及科学突破。可以说,Alcator C-Mod是一整代等离子科学家的训练场。







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