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德國(guó)仿星器聚變反應(yīng)堆首次產(chǎn)生等離子體

【世界核新聞網(wǎng)站2015年12月16日?qǐng)?bào)道】 經(jīng)過(guò)一年多的技術(shù)準(zhǔn)備和測(cè)試，文德爾施泰因7-X仿星器近期首次成功產(chǎn)生氦等離子體。

文德爾施泰因7-X位于德國(guó)格賴夫斯瓦爾德（Greifswald）的馬克斯·普朗克等離子體物理研究所（IPP），是世界上最大的仿星器聚變反應(yīng)堆，2005年4月開始組裝，2014年4月完成建設(shè)。之后，啟動(dòng)了運(yùn)行準(zhǔn)備工作，并依次完成了每個(gè)技術(shù)系統(tǒng)——真空容器、冷卻系統(tǒng)、超導(dǎo)線圈及其產(chǎn)生的磁場(chǎng)、控制系統(tǒng)以及加熱裝置和測(cè)量系統(tǒng)——的測(cè)試。

2015年12月10日，操作團(tuán)隊(duì)在控制室開啟了磁場(chǎng)，并首次啟動(dòng)了電腦操控的試驗(yàn)控制系統(tǒng)。它將約1毫克氦氣送入真空等離子體容器并接通1.3 MWt的短脈沖微波加熱。安裝的攝像頭和測(cè)量裝置可以觀察到第一批等離子體。

首次等離子體放電持續(xù)了十分之一秒，溫度達(dá)到約一百萬(wàn)攝氏度。下一個(gè)任務(wù)是延長(zhǎng)等離子體放電的持續(xù)時(shí)間，并研究使用微波產(chǎn)生和加熱氦等離子體的最佳方法。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人托馬斯·克林格表示：“我們的研究從惰性氣體氦氣產(chǎn)生的等離子體開始。我們不會(huì)轉(zhuǎn)向真正的研究對(duì)象即氫等離子體，直至明年（2016年）?！彼a(bǔ)充說(shuō)：“這是因?yàn)楹飧菀讓?shí)現(xiàn)等離子體狀態(tài)。而且，還能用氦等離子體清洗等離子容器表面。”

文德爾施泰因7-X使研究人員能夠在穩(wěn)定條件下研究高能等離子體。

文德爾施泰因7-X是一座仿星器聚變反應(yīng)堆，它與英國(guó)歐洲聯(lián)合環(huán)（JET）或法國(guó)在建的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）等托卡馬克聚變反應(yīng)堆不同。雖然兩者均利用磁約束來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變，但托卡馬克是一種環(huán)形容器，而仿星器是扭曲的8字形。采用這種形狀是為了解決托卡馬克面臨的問(wèn)題：其內(nèi)環(huán)磁場(chǎng)比外環(huán)磁場(chǎng)更強(qiáng)，導(dǎo)致粒子脫離軌跡，撞上磁場(chǎng)壁。

文德爾施泰因7-X將在不采取主動(dòng)冷卻的前提下運(yùn)行兩年。在此期間，它能夠以1 MWt運(yùn)行約50秒，或者以8～10 MWt運(yùn)行5～10秒。之后，設(shè)備將關(guān)停18個(gè)月，屆時(shí)將配備熱通量高達(dá)10 MWt/m2的主動(dòng)冷卻偏濾器。這將使文德爾施泰因7-X充分發(fā)揮完全穩(wěn)定狀態(tài)的能力。

文德爾施泰因7-X項(xiàng)目投資約為3.7億歐元（4.08億美元），投資方包括聯(lián)邦政府、州政府以及歐盟。

（趙 宏譯 伍浩松校）