世界上规模最大的核聚变反应堆欧洲联合环状反应堆（JET）中的聚变反应在等离子体放电的5秒阶段以中子的形式释放出总共59兆焦耳的能

世界上规模最大的核聚变反应堆欧洲联合环状反应堆（JET）中的聚变反应在等离子体放电的5秒阶段以中子的形式释放出总共59兆焦耳的能量。（EUROfusion）、英国原子能管理局（UKAEA）和国际热核聚变实验堆（ITER）9日联合召开新闻发布会公布了上述消息。打破了JET曾在1997年产生约22兆焦耳聚变能量的等离子体的世界能源纪录。为了过渡到国际大规模聚变实验（ITER）计划，研究人员此次进行的是氘氚混合燃料聚变实验。同时，为了使JET实验尽可能接近未来的热核聚变实验堆条件，他们用铍和钨的混合物而不是碳覆盖等离子体容器壁，因为金属钨比碳更耐腐蚀，而且不会像碳一样过多地与燃料结合。此次实验在比太阳中心温度高10倍的条件下，产生的聚变能量达到了创纪录水平。ITER设施目前正在法国南部的卡达拉奇建设，预计将使用氘和氚混合燃料，计划实现产出能量10倍于输入能量（聚变增益）。要想产生净能量，即输出能量是加热等离子体所需能量的两倍这一目标，在卡达拉奇ITER设施“上线”之前是不可能实现的。因此，这次实验是在类ITER条件下创造的世界纪录。德国马克斯·普朗克等离子体物理学研究所科学主任西比勒·君特教授表示：“JET的最新实验是向ITER最终目标迈出的重要一步。”（）

新型钨反应堆让核聚变更接近现实

新型钨反应堆让核聚变更接近现实对于那些不熟悉托卡马克的人来说，它本质上是一个甜甜圈形状的装置，利用强大的磁场来容纳和控制等离子体--一种极热、带电的气态混合物，对于复制恒星中的聚变反应至关重要。由法国替代能源和原子能委员会（CEA）运营的WEST（稳态托卡马克中的钨环境）反应堆处于这项研究的最前沿。这一突破取决于钨的使用，钨是灯泡灯丝中常见的灰白色金属。这种金属以其卓越的耐热性能而著称，能使等离子体达到难以置信的高温和高密度，而不会导致腔壁熔化。在创纪录的运行过程中，研究小组向WEST注入了1.15千兆焦耳的能量，使等离子体在大约5000万摄氏度的高温下持续燃烧，其温度是太阳核心温度的三倍多。普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）提供了专门的X射线诊断工具，用于精确测量WEST内的强等离子体条件，在这一成就中发挥了至关重要的作用。据普林斯顿等离子体物理实验室的路易斯-德尔加多-阿帕里西奥（LuisDelgado-Aparicio）说："等离子体聚变界是最早利用混合光子计数技术监测等离子体动态的机构之一。"法国原子能委员会科学家泽维尔-利塔乌东（XavierLitaudon）解释了为什么钨托卡马克的这一成就是如此重大的突破。"我们需要提供一种新的能源，而且这种能源应该是持续和永久的"。核聚变可以成为改变游戏规则的能源--一种几乎取之不尽、用之不竭的清洁能源，没有任何放射性废物或碳排放。然而，要实现自持聚变反应，使其产生的能量大于消耗的能量，是一项巨大的挑战。从超高温等离子体中提取比启动和维持核聚变过程所需更多的能量，需要极高的温度和极长的约束时间。这就是为什么最近在WEST取得的突破如此令人期待。正如协调该实验的雷米-杜蒙（RemiDumont）简明扼要地指出的那样--"一个惊人的结果"。虽然人类的核聚变能源梦想还需要数年或数十年的时间才能实现，但像这样的里程碑式事件表明，我们正在一步步地接近它。主要的参与者也在加倍努力实现核聚变的承诺。微软公司与Helion公司合作，计划在2028年之前开发出商业核聚变技术，而日本则在去年推出了大型JT-60SA托卡马克反应堆--一个六层楼高的庞然大物，旨在破解核聚变约束难题。与此同时，扩大这种新型钨反应堆的规模，可以使人们期待已久的核聚变未来更加清晰。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430758.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430758.htm

科学家在突破性实验中展示了有效的聚变“火花塞”

科学家在突破性实验中展示了有效的聚变“火花塞”罗切斯特大学激光能效实验室在进行直接驱动惯性聚变实验时从欧米茄靶室内部看到的景象。科学家们向装有氘和氚燃料的小胶囊发射了28千焦耳的激光能量，使胶囊发生内爆，产生足够热的等离子体，从而引发燃料核之间的聚变反应。内爆中心的温度高达1亿摄氏度（1.8亿华氏度）。内爆的速度通常为每秒500到600公里（每小时110到135万英里）。内核的压力是大气压力的800亿倍。图片来源：罗切斯特大学激光能学实验室/尤金-科瓦卢克（EugeneKowaluk）摄在《自然-物理》（NaturePhysics）杂志刊登的两篇研究报告中，该团队分享了他们的研究成果，并详细介绍了这些方法的扩展潜力，目的是在未来的设施中成功实现核聚变。LLE是美国能源部最大的大学项目，拥有OMEGA激光系统，该系统是世界上最大的学术激光器，但其能量几乎只有加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置(NIF)的百分之一。利用OMEGA，罗切斯特的科学家们完成了数次成功尝试，向装满氘和氚燃料的小胶囊发射28千焦耳的激光能量，使胶囊发生内爆并产生足够热的等离子体，从而引发燃料核之间的聚变反应。实验引起的聚变反应产生的能量超过了中央热等离子体中的能量。OMEGA实验采用激光直接照射胶囊的方式，不同于在NIF上使用的间接驱动方式。在使用间接驱动方法时，激光会转化为X射线，进而驱动太空舱内爆。NIF使用间接驱动法，利用约2000千焦耳的激光能量用X射线辐照胶囊。这使得NIF在实现聚变点火方面取得了2022年的突破--聚变反应可从目标产生净能量增益。成就与未来展望第一篇论文的第一作者康纳-威廉姆斯（ConnorWilliams）23岁获得物理学和天文学博士学位，现在是桑迪亚国家实验室从事辐射和集成电路框架目标设计的科学家。他说："这是以后想完成任何事情的必要条件，比如燃烧等离子体或实现点火。"罗切斯特研究小组展示了他们仅用28千焦耳的激光能量就能达到如此水平的内爆性能，他们对将直接驱动方法应用于能量更大的激光器的前景感到兴奋。展示火花塞是重要的一步，但是OMEGA太小，无法压缩足够的燃料来实现点火。"如果能最终制造出火花塞并压缩燃料，那么与间接驱动相比，直接驱动具有许多有利于聚变能源的特性，在将OMEGA的结果放大到几兆焦的激光能量后，聚变反应预计会变得自我维持，这种情况被称为'燃烧等离子体。"21岁的VarchasGopalaswamy博士（机械工程）说，他是LLE的科学家，领导了第二项研究，探索在兆焦耳级激光器上使用直接驱动方法的影响，类似于NIF的大小。戈帕拉斯瓦米说，直接驱动集成电路框架是实现激光核聚变中热核点火和净能量的一种很有前途的方法。LLE首席科学家、机械工程系和物理与天文学系罗伯特-L-麦克罗里（RobertL.McCrory）教授里卡多-贝蒂（RiccardoBetti）说："最近这些实验取得成功的一个主要因素是开发了一种基于统计预测并通过机器学习算法验证的新型内爆设计方法。这些预测模型让我们能够在进行有价值的实验之前，缩小有希望的候选设计的范围。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422129.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422129.htm

［一对美国青少年在卧室建造聚变反应堆］

［一对美国青少年在卧室建造聚变反应堆］一对双胞胎兄弟在自己的卧室建造了一个惯性静电约束聚变反应堆。两兄弟之一的KubaAnglin参加了Reddit的IAMA活动，回答了网友的提问。他们是在2016年4月26日（恰好是切尔诺贝利核电站事故30周年）在反应堆探测到快中子，他们将数据发送给了MIT等离子科学和聚变中心主任和核科学和工程负责人，证实他们从氘-氘聚变中观察到了聚变中子。两人今年19岁，上个月从高中毕业。Kuba称他们在聚变项目上花了太多时间，导致成绩不是十分理想，因此在辅导老师的建议下没有申请自己理想的大学，而是选择了加州圣克鲁斯分校，将主修电机工程。Kuba称，通过建造聚变反应堆，他们学到了很多有关等离子科学、电机工程、核物理、高真空系统方面的知识。整个项目花了6000美元。Kuba称他们的父亲是消防队员，他们的母亲有两次差点叫警察，每当他们进行实验，母亲会远远的离开家。https://www.reddit.com/r/IAmA/comments/4tgsaz/iama_i_built_a_fusion_reactor_in_my_bedroom_ama/

钽冷喷涂层可增强聚变反应堆腔室的潜力

钽冷喷涂层可增强聚变反应堆腔室的潜力在聚变反应中，被称为等离子体的电离氢气受到的压力和热量相当于太阳中心的压力和热量。这将导致原子核熔化，并释放出巨大的清洁能源。由于需要达到极高的热量和压力水平，制造容纳核聚变所需等离子体的腔室一直是一项挑战。该过程的另一个问题是，有时氢原子会被中和并从等离子体中逸出，从而削弱了等离子体的能量。威斯康星大学麦迪逊分校（UW-Madison）核工程与工程物理学博士后研究员迈科拉-伊亚洛维加（MykolaIalovega）说："这些氢中性粒子会导致等离子体中的能量损失，这使得维持热等离子体并拥有一个有效的小型核聚变反应堆变得非常具有挑战性。"Ialovega领导了一种涂层的研究，该涂层已证明有能力在核聚变反应堆腔体内铺设线缆，并捕获这种不听话的氢。这种涂层由金属钽制成，可以承受极高的温度。钽被冷喷涂在不锈钢上，并在类似核聚变的条件下发挥出色的性能。在冷喷涂过程中，钽颗粒被喷射到不锈钢上，像薄饼一样被压扁。研究人员发现，即使是以这种方式挤压，每个颗粒之间仍有一个小边界，这是捕捉不稳定氢粒子的理想通道。当把喷涂钢材置于更高的温度下时，被捕获的氢粒子就会释放出来，这实际上是在更新材料，使其可以重复使用。研究小组不仅称赞这种涂层能够在承受高温高压的同时反复捕捉和释放氢气，而且还称赞它易于使用。伊亚洛维加说："冷喷法的另一大好处是，它允许我们在现场通过涂抹新涂层来修复反应堆部件。目前，受损的反应堆部件往往需要拆卸下来，换上全新的部件，这样既费钱又费时"。该团队计划在威斯康星HTS轴对称反射镜（WHAM）上使用这种涂层，该反射镜是一种实验装置，可能会被应用于RealtaFusion计划中的下一代核聚变发电厂，RealtaFusion是华大麦迪逊分校的衍生公司。奥利弗-施密茨（OliverSchmitz）说："创造一种耐火金属复合材料，使其具有良好的氢处理特性、抗侵蚀性和一般材料的弹性，这对于等离子体设备和聚变能源系统的设计来说是一个突破。改变合金并加入其他难熔金属以增强复合材料的核应用前景尤其令人兴奋"。施密茨是华盛顿大学麦迪逊分校核工程与工程物理学教授，也是描述这些发现的论文的共同作者之一，该论文已发表在《PhysicaScripta》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404747.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404747.htm

日本古代艺术Kintsugi（金继）为下一代聚变反应堆的技术突破带来灵感

日本古代艺术Kintsugi（金继）为下一代聚变反应堆的技术突破带来灵感"这就是这项工作的特别之处，这种方法可以保持高性能等离子体，同时控制等离子体核心和边缘的不稳定性。这种同时控制尤为重要，也很难做到。"美国能源部（DOE）普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的约瑟夫-斯奈普斯（JosephSnipes）说，他是普林斯顿等离子体物理实验室托卡马克实验科学部副主任，也是论文的共同作者之一。PPPL物理学家Seong-MooYang领导的研究团队横跨美国和韩国的多个机构。杨说，这是首次有研究团队验证了一种系统的方法来调整磁场缺陷，使等离子体适合用作电源。这些磁场缺陷被称为误差场。"我们的新方法能确定最佳误差场校正，从而提高等离子体的稳定性，"Yang说。"事实证明，这种方法能在不同的等离子体条件下增强等离子体的稳定性，例如，当等离子体处于高磁约束和低磁约束条件下时。Yang在DOE的国家研究SLAM上介绍研究成果。难以纠正的错误误差场通常是由容纳等离子体的装置（称为托卡马克）的磁线圈中的微小缺陷造成的。到目前为止，误差场只被视为一种麻烦，因为即使是非常小的误差场也会导致等离子体中断，从而停止聚变反应，并可能损坏聚变容器的内壁。因此，核聚变研究人员花费了大量的时间和精力，精心寻找纠正误差场的方法。Yang说："要消除现有的误差场是相当困难的，因此我们可以在核聚变容器周围施加额外的磁场，而不是修复这些线圈的不规则性，这一过程被称为误差场校正。"过去，这种方法也会伤害等离子体的核心，使等离子体不适合用于聚变发电。这次，研究人员能够消除等离子体边缘的不稳定性，并保持核心的稳定性。这项研究是PPPL研究人员如何缩小当今核聚变技术与将核聚变发电引入电网所需技术之间差距的最好例证。"这实际上是打破系统对称性的一种非常有效的方法，因此人类可以有意降低封闭性。这就好比在气球上开一个很小的洞，这样气球就不会爆炸了，"PPPL的研究人员兼论文合著者SangKyeunKim说。正如空气会从气球上的小孔漏出一样，误差场也会漏出极少量的等离子体，这有助于保持其整体稳定性。同时管理等离子体的核心和边缘管理核聚变反应最困难的部分之一是让等离子体的核心和边缘同时表现良好。这两个区域的等离子体温度和密度都有理想的区域，要达到这些目标，同时消除不稳定性是非常困难的。这项研究证明，调整误差场可以同时稳定等离子体的核心和边缘。通过仔细控制托卡马克线圈产生的磁场，研究人员可以抑制边缘不稳定性（也称为边缘局部模态（ELM）），而不会造成混乱或严重的约束损失。论文作者、PPPL职员研究物理学家胡启明说："我们正在努力保护该设备。"将研究扩展到KSTAR之外这项研究是利用韩国的KSTAR托卡马克进行的，该托卡马克能够非常灵活地调整其磁场误差配置。这种能力对于试验不同的误差场配置以找到稳定等离子体的最有效配置至关重要。研究人员说，他们的方法对未来托卡马克核聚变试验装置的设计具有重大意义，有可能使其更加高效和可靠。他们目前正在开发人工智能（AI）版本的控制系统，以使其更加高效。"这些模型相当复杂，计算起来需要一些时间。但当你想在实时控制系统中做一些事情时，你只能承受几毫秒的计算时间，"Snipes说。"利用人工智能，你基本上可以教会系统该期待什么，并能够利用人工智能提前预测控制等离子体所需的条件以及如何实时实现这些条件。"虽然他们的新论文重点介绍了利用KSTAR内部磁线圈所做的工作，但Hu建议未来对聚变容器外的磁线圈进行研究将是非常有价值的，因为聚变界正在摒弃将此类线圈安置在真空密封容器内的想法，因为等离子体的极度高温可能会破坏此类组件。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425626.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425626.htm