德國格賴夫斯瓦爾德的馬克斯·普朗克等離子體物理研究所近期宣布，其運(yùn)營的Wendelstein 7-X（W7-X）核聚變裝置在歐美科研團(tuán)隊(duì)的共同努力下，取得了突破性進(jìn)展。這一全球頂尖的恒星仿真器在關(guān)鍵性能指標(biāo)“三重乘積”上，刷新了世界紀(jì)錄，展現(xiàn)了在長時(shí)間維持等離子體穩(wěn)定性方面的卓越能力。
所謂的“三重乘積”，是評(píng)估核聚變反應(yīng)能否持續(xù)進(jìn)行的重要指標(biāo)，它涉及到等離子體的密度、溫度以及約束時(shí)間三個(gè)參數(shù)的乘積。在最新一輪名為OP 2.3的實(shí)驗(yàn)中，W7-X裝置成功地將三重乘積維持在最高水平長達(dá)43秒，這一成就標(biāo)志著該裝置在長時(shí)間運(yùn)行能力上取得了顯著飛躍。
盡管在短時(shí)間放電領(lǐng)域，如日本的JT60U和歐洲的JET等托卡馬克裝置依然保持領(lǐng)先，但W7-X在持續(xù)運(yùn)行能力上的突破無疑具有重大意義。這一成果不僅展示了恒星仿真器在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可控核聚變方面的巨大潛力，更為未來商用聚變電站的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
此次實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛉〉萌绱孙@著的成績，離不開一項(xiàng)由美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的新型顆粒注入技術(shù)的支持。該技術(shù)通過向等離子體內(nèi)持續(xù)注入毫米大小的冷凍氫顆粒，有效解決了長時(shí)間運(yùn)行過程中燃料補(bǔ)充的難題。在本次實(shí)驗(yàn)中，共成功注入了約90個(gè)氫顆粒，同時(shí)借助高效微波加熱系統(tǒng)，使等離子體溫度攀升至超過2000萬攝氏度，局部峰值溫度甚至接近3000萬攝氏度。顆粒注入與加熱過程的精準(zhǔn)配合，確保了能量利用效率的最大化。
除了刷新三重乘積紀(jì)錄外，W7-X在本次實(shí)驗(yàn)中還取得了兩項(xiàng)重要進(jìn)展。一方面，單次放電所轉(zhuǎn)化的能量提升至1.8吉焦，刷新了此前記錄；另一方面，在整個(gè)等離子體區(qū)域內(nèi)，壓力與磁場(chǎng)壓力之比首次達(dá)到3%，為實(shí)現(xiàn)未來聚變電站所需的4%至5%水平提供了切實(shí)可行的路徑。這些數(shù)據(jù)的取得，意味著W7-X正在逐步接近實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效核聚變的工程可行性門檻。
