世界上最大的托卡马克装置打破了核聚变能的记录

位于英格兰的欧共体联合聚变中心(JET)实验创造了由热等离子体爆发所产生的能量的新记录。看起来像一个甜甜圈的圆形托卡马克反应堆达到了59兆焦耳的能量——对于需要大量能量才能达到运行速度的反应堆来说，这是一个新纪录。

JET是位于英国牛津郊外的卡勒姆聚变能源中心。该中心是英国核聚变研究的国家实验室，前身为英国原子能局之后的“UKAEA Culham”。令人尴尬的是，欧共体联合聚变中心已经不再是欧洲的一部分，该项目可以追溯到1980年代初的40年。

十年来，最初的JET托卡马克装置的运行目标与今天的聚变项目相同：产生足够的能量来应对聚变反应堆巨大的运行能源成本。几十年来，反应堆不断迭代，这意味着它会随着时间的推移进行调整，以继续努力实现其目标。在2009年，它完全关闭以进行全面检修。今天的JET与1980年代研究人员建造的时候相比几乎完全不同。

JET是一个托卡马克装置，是个球形隧道，其中氢同位素被强大的磁场所包含，然后加热直到它们比太阳的温度还高。正是在如此高的温度下，原子的原子核相互碰撞，实际上是核聚变，反应产生了巨大的能量。

随着时间的推移，JET从国际热核试验反应堆(ITER)中吸取了经验。ITER是后来才开始的，但拥有大量资金和真正的全球参与，该项目实验的结果让JET进一步调整了目标，在2009年至2011年期间改造JET时，这样的借鉴被证明特别有用。现在两个实验室的共同合作下，JET的实验将帮助ITER的研究人员做出更好的决策。

JET引领全球的其中一种方式是使用由氘和氚（氢的两种同位素名称）制成燃料。氕是最常见的氢形式，仅由一个质子组成。稳定的氘有一个质子和一个中子，而放射性氚有一个质子和两个中子。燃料源比氕好得多，但多余的中子会四处喷溅，可能会有隐患。为了解决这个问题，JET现在设计了一个特殊的钨和铍屏蔽层，这样的设计也将成为ITER的一部分。

所有这些都会将我们引向令人兴奋的新纪录。12月，JET创造了惊人的59兆焦耳能量，并持续了整整5秒——这是反应堆过热之前可能达到的最长时间。对于核聚变，目标是达到Q=1的功率比，其中Q是产生的能量除以反应堆运行所需的能量。这样，每个设施的Q值由不同的部分组成：59兆焦耳可能意味着某个小型聚变反应堆的Q值为20。

科学家们说，在JET，59兆焦耳是0.33Q，这是朝着正确方向迈出的一步。他们认为，ITER是迄今为止世界上最大的聚变反应堆，而JET创纪录的相同过程将意味着ITER将达到生产性聚变，或者Q大于1。这需要时间证明，因为ITER不会在未来几年内启动其首次等离子运行。