北京
韩国“人造太阳”聚变反应堆的升级，又创造了一个破纪录的结果，其新组件能够更好地承受高温，并将1亿度的等离子体旋转球维持近50秒。
与韩国超导托卡马克高级研究反应堆（KSTAR）相比，这是近20秒的飞跃。近年来，该反应堆一直在打破自己的记录，即它能在甜甜圈形状的外壳中产生并容纳疯狂高温等离子体的时间。
在1亿摄氏度的温度下，等离子体（一种热的电离气体云）中的重氢同位素被迫融合在一起，以类似于太阳核心发生的方式释放能量。然而，核聚变所面临的挑战 —— 它承诺更清洁、几乎无限的能量 —— 是利用磁场来控制等离子体的扭曲环。
KSTAR的最新成果令人印象深刻，因为它在聚变发电的道路上面临着一些关键挑战，尽管其他具有同类技术的聚变反应堆已经进一步突破了极限。
通过试运行新组件，KSTAR正在为国际热核实验反应堆（ITER）铺平道路 —— 如果它能克服预算超支和技术障碍，它可能成为世界上最大的托卡马克聚变反应堆。
韩国核聚变能源研究所（KFE）上周宣布，KSTAR的新纪录源于2023年对反应堆分流器的升级，该组件处理反应堆内最热的温度，同时将废物排出。
KSTAR的导流器现在是由钨制成的，钨的熔点很高，但不像海绵那样吸收等离子体燃料，也不像以前的碳基导流器那样与等离子体燃料发生反应。
新分流器的安装于去年完成，帮助KSTAR在最近3个月的运行中，将创纪录的融合时间从2021年的半分钟延长至48秒。
KSTAR研究中心主任Si-Woo Yoon在一份声明中解释说：“尽管这是在新型钨分流剂环境下进行的第一次实验，但彻底的硬件测试和活动准备使我们能够在短时间内取得超过以前KSTAR记录的结果。”
然而，必须证明该导流器在7倍于太阳的温度下的性能；这绝不是板上钉钉的事。
KFE的研究人员希望它能像碳基分流器一样发挥作用，但钨可能会破碎，或者新装置无法产生等离子体。不仅导流器的材料发生了变化，而且它的形状也发生了变化。
KFE物理学家Hyunseok Kim说：“在活动开始时，托卡马克内壁的温度并没有很好地上升，但研究人员能够迅速适应新的操作条件，使等离子体与磁场发生冲突。”
钨转喷器也不是唯一有助于提高KSTAR性能的升级。KFE的研究人员与美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室合作，并在2月份的《自然通讯》上发表文章，描述了他们如何找到一种方法来稳定等离子体边缘的弱点，这些弱点是由保持等离子体的磁线圈中的微小缺陷引起的。
这一改进带来了第二个里程碑 —— 含有等离子体的高效状态，称为高约束或“h模式”，持续102秒。之前的尝试都被限制在几秒钟内，然后性能就会急剧下降。
理想情况下，一个全面运行的核聚变电站将在h模式下的临界温度下运行足够长的时间，以产生可持续的能源。这些成就是朝着这一目标迈出的重要一步。
KFE高性能场景研究团队的等离子体物理学家Hyeon-seon Han说，该团队目前正在审查这批最新的实验数据，这些数据将用于ITER的准备工作，汇总他们的结果以供发表，并计划他们的下一个活动。
Hyeon-seon Han希望他们很快就能突破50秒大关，朝着项目的最终目标迈进，即到2026年底，在温度超过1亿度的情况下，实现300秒的等离子体操作。
这比KSTAR目前的记录长六倍，比中国的实验先进超导托卡马克（EAST）反应堆短几分钟，后者截至去年4月可以产生并维持近7分钟的等离子体。
但是，要启动聚变反应堆并产生哪怕几秒钟的等离子体反应，都需要大量的能量 —— 因此，它们产生大量清洁能源的能力还需要几十年的时间。
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