重要突破！法国核研究中心成功将5000万度等离子体稳定约束六分钟

在法国普罗旺斯的核研究中心，一项看似不起眼的材料升级，刚刚为人类追逐“无限能源”的梦想注入了强心剂。

名为WEST（Tungsten Environment in Steady-state Tokamak）的托卡马克反应堆，近日完成了一次里程碑式的壮举：它成功将5000万摄氏度的等离子体，其温度超过太阳核心的三倍，稳定约束了整整六分钟。

这一纪录的诞生并非源于某种科幻般的燃料革新，而是因为科学家们给这个巨大的甜甜圈状机器换上了一层新的“皮肤”——钨。

长期以来，核聚变领域的工程师们一直在寻找完美的容器内壁材料。

早期的反应堆，包括WEST的前身Tore Supra，大多使用石墨（碳）作为内壁，因为碳具有极高的熔点，且不易污染等离子体。

然而，随着商业化聚变发电的愿景逐渐清晰，碳材料的致命缺陷暴露无遗：它像海绵一样容易吸附燃料，特别是对于聚变反应至关重要的氚。

这意味着在未来的电站中，昂贵的燃料会被墙壁“吃掉”，既浪费资源又降低了反应效率。

于是，科学家将目光投向了元素周期表上那个代号为“W”的金属——钨。

从“小猫”到“野狮”的驾驭挑战

钨作为地球上熔点最高的金属（超过3400摄氏度），似乎是抵御核聚变炼狱般高温的天然选择。

但工程学从来没有免费的午餐，钨的应用带来了一个棘手的物理难题：虽然它很难熔化，但一旦有微量的钨原子从内壁脱落混入等离子体，它们就会像强力的冷却剂一样，迅速吸走热量，导致核反应瞬间熄灭。

普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的高级项目负责人路易斯·德尔加多-阿帕里西奥用一个生动的比喻描述了这种难度：“使用碳墙就像在家里抓一只小猫，而驾驭钨墙环境则像是在试图抚摸一头最野性的狮子。”

钨托卡马克打破了另一项聚变记录 koto_feja - Getty Images

WEST反应堆的最新突破证明，人类终于找到了安抚这头狮子的方法。

这不仅是简单的材料替换，更是一场精密的控制工程胜利。

为了实现这一目标，研究团队引入了一双“透视眼”——一种新型的多能量软X射线（ME-SXR）相机。

由于托卡马克内部的高温等离子体会辐射出强烈的X射线，这套先进的诊断系统能够实时捕捉这些射线的强度和光谱。

它不仅能让科学家“看清”等离子体内部的运动轨迹，还能精确测量其温度、速度、压力和密度。

更关键的是，这套系统能够监控钨杂质在等离子体中的传输路径，帮助操作员实时调整磁场参数，防止钨原子污染核心反应区。

正是凭借这种毫秒级的监控与反馈，WEST得以在更高的能量和密度下，维持了创纪录的长时间稳定运行。

为ITER铺平道路的关键拼图

WEST的胜利，其意义远超单一实验室的成功，它是国际热核聚变实验堆（ITER）的一场至关重要的预演。

正在建设中的ITER是人类历史上最宏大的科学工程之一，旨在验证核聚变作为大规模能源的可行性。

最近，ITER项目组做出了一个重大决定：放弃原计划的铍壁，全面转向钨金属内壁。

这一决策虽然在理论上更具前景，但也带来了巨大的技术风险，因为此前关于全钨壁在大规模反应堆中长期运行的数据寥寥无几。

WEST的成果无疑是一颗定心丸。

它证明了在接近ITER运行条件的长时间、高热负荷环境下，钨壁不仅能存活，还能与高约束模式的等离子体共存。

这与韩国KSTAR反应堆在2024年4月取得的成就遥相呼应——当时KSTAR利用钨偏滤器成功将1亿摄氏度的等离子体维持了48秒。

WEST的六分钟记录虽然温度略低，但在时间尺度上实现了数量级的跨越，验证了长脉冲运行的稳定性。

国际原子能机构（IAEA）长期运行挑战协调项目（CICLOP）的主席泽维尔·利托登指出，这种能源分辨相机开启了全新的分析路径。

“我们将有能力测量等离子体内部的钨含量，并理解钨是如何从墙壁迁移到等离子体核心的，”这一认知对于未来商业电站的寿命和效率至关重要。

迈向无限能源的坚实一步

核聚变常被戏称为“永远还需要30年”的技术，但钨金属的成功应用正在将这个时间表变得具体而可信。

从碳到钨的转变，标志着核聚变研究正在从纯粹的物理实验转向实用的工程验证。

我们不再仅仅满足于制造出瞬间的高温，而是开始认真考虑如何建造一个能像火电厂锅炉一样，日复一日稳定燃烧数年甚至数十年的机器。

尽管距离真正的“人造太阳”并网发电仍有重重关山，但WEST反应堆里那六分钟的稳定光芒，照亮了通往终极能源自由的一段关键路程。

在这个由超级磁铁、极端高温和精密材料构成的复杂系统中，钨，这个曾经只在灯泡里发光的金属，正在成为点亮人类未来的核心支柱。