新聞 > 科教 > 正文

核聚變發電重大突破:英國成功加熱到1億攝氏度

據最新一期《核聚變》雜誌刊發的論文,英國牛津郡米爾頓的托卡馬克能源公司利用ST40「球形托克馬克」核聚變裝置將反應堆加熱到了1億攝氏度。這是氫原子可以開始融合成氦的閾值,在這個過程中釋放出可持續的能源。

據報導,托卡馬克能源公司正在研究一個能夠在2030年代連接到國家電網的聚變反應堆,研究團隊利用「蘋果核」形的核聚變裝置ST40「球形托克馬克」將反應堆加熱到了1億攝氏度。

ST40「球形托克馬克」的外觀和內部。

這項重大突破還沒有達到中國科學家在2021年創造的1.2億攝氏度的紀錄,但是與美國普林斯頓等離子體物理實驗室的同事合作的牛津郡專家們表示,托卡馬克能源公司的反應堆更小,運行時的等離子體加熱功率更小,這可能為第一個聚變電站鋪平道路。

專家們表示,與商業磁約束核聚變有關的離子溫度可以在一個緊湊、高場的球形托卡馬克中實現。這樣的溫度以前在任何球形托卡馬克中都沒有達到過,只有在具有更多等離子體加熱能力的更大裝置中獲得過。

「球形托卡馬克」核聚變反應堆發電原理示意圖。

據悉,ST40於2017年4月首次點火,是一個「球形托卡馬克」,因此與其他「圓環形」反應堆相比,ST40是一個更加扁平和緊湊的反應堆——直徑不到3英尺(0.9144米),高度達到約13英尺(3.9624米)。

在ST40中,氫氣被加熱成為等離子體,等離子體被磁場困住並加壓,直到有能量的等離子體粒子開始碰撞。

當這些粒子融合成氦時,它們釋放出巨大的能量,模仿在恆星中心自然發生的過程。

核聚變將原子核合併以創造大量的能量。與裂變不同的是,核聚變發生事故或偷竊原子材料的風險較小。

托卡馬克能源公司稱,為了生產商業能源,未來的核聚變發電廠將需要達到1億攝氏度的溫度。

儘管太陽核心燃燒的溫度大約為1500萬攝氏度,但反應堆的溫度必須要高得多,因為太陽的粒子密度要高得多。

據報導,ST40實現此次重大突破的成本據說低於5000萬英鎊(6600萬美元),而其他反應堆的成本是這個數字的許多倍。

例如,正在法國建造的國際熱核實驗反應堆(ITER)的成本估計為225億美元(159億英鎊)。

英國研究人員表示,他們的工作正在「推進物理學基礎」,以「潛在的低成本」使用ST40托卡馬克進行商業核聚變。

它可以為英國第一個商業上可行的核聚變電站鋪平道路,該電站被稱為「球形托卡馬克能源生產」(STEP)。

在英國政府的資助下,STEP將位於諾丁漢郡現有的西伯頓發電站。

責任編輯: 夏雨荷  來源:南方都市報 轉載請註明作者、出處並保持完整。

本文網址:https://tw.aboluowang.com/2023/0613/1913542.html