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欧洲ITER反应堆的小兄弟——日本核聚变实验反应堆落成

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名为“恒星的能量”的庞大核聚变实验项目今天在日本举行了揭幕仪式,这一日本和欧洲的合作项目给人们带来了无限希望。它核在法国研究的国际热核聚变实验反应堆( ITER) 相辅相成,而后者的研究目前正遭遇滑铁卢。   

国际热核聚变实验反应堆(ITER)。
国际热核聚变实验反应堆(ITER)。 © ITER
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技术简称托卡马克的核聚变反应堆JT-60SA 位于离东京东北约一百公里的那珂市的核聚变研究所,目前它是世界上最大的、投入运行的实验性核聚变反应堆,正在等待它的老大哥——国际热核聚变实验反应堆的完工。

欧盟能源专员卡德里·西姆森(Kadri Simson)在那珂举行的典礼上表示 :“今天是核聚变历史上的伟大日子(……)。有了这个托卡马克装置,日本和欧洲将成为磁约束核聚变研究领域的世界领先者”。

   JT-60SA项目副经理山姆·大卫强调说:这台机器“集高性能和持续性于一身,让我们更接近聚变能源。它是欧洲和日本的 500 多名科学家和工程师以及 70 多家公司合作的成果”。

   这台托卡马克高15.5米、直径13.5米,是日本核欧盟在2007年签署的合作协议的成果,它的建造工期从2013年持续到2020年。并在今年10月23日首次点火,试运行成功,产生了等离子体,这是一种核聚变所必需的极低密度气体。

    日本科技大臣森山正仁表示, JT-60SA托卡马克“必须在国际热核聚变实验堆建成之前用于开展各种实验”。

    从这座反应堆进行的实验中吸取的经验教训对国际热核聚变实验反应堆( Iter )来说应该将是非常宝贵的,因为它的体积大约是国际热核聚变实验反应堆的两倍,等离子体的体积几乎也是后者的近五倍。

       未来“能源结构的关键组成部分”?

       两个轻原子核(氢)融合产生一个重原子核(氦),从而产生能量,太阳等恒星就是在这一过程中生成的。它不同于目前核电站使用的裂变技术,裂变技术涉及打破重原子核的结合。

    科学家们认为,核聚变是一种非常有前途的未来能源,因为它不会产生温室气体,比目前的核电站产生的放射性废物要少,而且最大的不同是它的核聚变是安全的。

    欧盟能源专员表示:“核聚变有可能成为本世纪下半叶能源结构的关键组成部分”,她还充说 “它可以成为一种低碳、安全、可靠和可预测的能源”。

    然而,在技术层面只有将等离子体加热到极高的温度——超过一亿摄氏度时,才能获得这种能量。 为了防止这种材料的冷却并确保它能保持稳定,必须对其进行限制,例如在 JT-60SA 和 国际热核聚变实验反应堆(ITER)中使用超大型磁铁。

    最重要的是,如果要让这种能源可行,所产生的能量必须超过用于引起反应的能量。

    一年前,美国利用另一种等离子体约束技术——超强激光,成为第一个利用核聚变实现能量净增的国家,并在去年夏天再次实现了这一壮举,进一步提高了效率。

    受到这些成功的鼓舞,美国政府现在希望在未来十年内开始对核聚变进行商业开发。

    位于法国南部卡达拉什的、如法老工程级别的国际热核聚变实验反应堆项目(ITER) 正遭遇一系列挫折,导致项目的延期和成本超支,原因是重要部件出现故障。原计划在 2025 年的投产,但就目前来看,等离子体的生产可能会推迟数年。

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