
本报讯 长期以来,被称为托卡马克的甜甜圈状的装置备受核聚变科学家的青睐。相比之下,它的“孪生兄弟”——仿星器获得的关注和资金却较少。但从长远来看,仿星器的一些特性可能使它成为“黑马”。
仿星器及相关设计的终极考验是让燃料达到足够高的温度和压力,从而触发核聚变,并释放出比引发反应所需的更多能量。目前,除了美国国家点火装置的短暂激光闪光外,还没有反应堆能实现这一目标。
然而核聚变装置面临的一个关键挑战是如何限制其过热的燃料,即由氢离子和电子构成的翻滚的等离子体。离子发生聚变需要1亿摄氏度,这个温度足以摧毁任何物质。
相比之下,仿星器虽然也像托卡马克一样呈甜甜圈状,但它的磁铁无须等离子体流动即可限制等离子体,因此不会受到干扰,也无须重置。“理论上,它可以打开一次,然后永远开着。”Whyte说。但早期仿星器表现不佳,是因为碰撞的粒子从等离子体中扩散出来,导致后者的冷却,从而无法达到核聚变温度。
2015年,德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所推出首个大型优化仿星器W7-X。经过10年发展,其运行时长与等离子体温度已可与托卡马克媲美。
Hegna说,“无限二号”可能在未来10年内启动,是一个真正的核聚变试验工厂。该装置跨度近14米,能够产生800兆瓦热量,从而带来350兆瓦的电力。
美国Thea Energy公司则另辟蹊径,试图完全摒弃复杂的磁铁形状,用简单环形线圈形成磁场,然后用覆盖在反应堆外部的数百个可控平面磁铁——磁像素来调整磁场。他们近期在arXiv公布的预印本论文显示,通过开关单个磁像素已经能够精确调控磁场形态。
