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‘天博官网’美国家核聚变实验室将重生 但未来几年仍会落后中国

来源:天博官网   发布时间:2021-06-28 00:07nbsp;  点击量:

本文摘要:据美国科学杂志网站2月6日报导, 在历时5年,斥资9400万美元展开升级后,普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)物理学家在2016年重新启动了国家球形圆环实验(NSTX)。 美国PPPL的NSTX试验装置 但是在运营仅有10周之后,就由于一个线圈的短路造成NSTX再度重开。 这对于实验室来说是雪上加霜。在1980年代,PPPL运营过多台机器,雇佣了将近1300名员工,并领导了全球对利用核聚变这种跟太阳一样原理的能量源的执着。

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据美国科学杂志网站2月6日报导, 在历时5年,斥资9400万美元展开升级后,普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)物理学家在2016年重新启动了国家球形圆环实验(NSTX)。  美国PPPL的NSTX试验装置  但是在运营仅有10周之后,就由于一个线圈的短路造成NSTX再度重开。

这对于实验室来说是雪上加霜。在1980年代,PPPL运营过多台机器,雇佣了将近1300名员工,并领导了全球对利用核聚变这种跟太阳一样原理的能量源的执着。

  1994年,PPPL有史以来仅次于的托卡马克核聚变试验反应堆(TFTR)一段时间产生了10.7兆瓦的功率,直到现在这仍是美国的最低记录。但美好时光并没持续,数年来,美国国会缩减了能源部(DOE)的核聚变支出,并重开了TFTR。2003年,美国重新加入了在法国卡达拉奇附近修建的大型国际核聚变反应堆ITER的工作,这一允诺使美国国内的核聚变研究显得更为艰难。

2008年,DOE中止了PPPL的另一座未完成的核聚变反应堆,造成实验室领导层的改组。现在,PPPL享有560名员工。它的一台大型机器NSTX在再次发生故障3年后正处于闲置状态。  但是现在机会来了。

经过多年的DOE审查,PPPL研究人员预计将在今年4月开始修复NSTX。一年前,美国国家科学,工程和医学研究院(NASEM)的一份报告呼吁美国不仅要坚决ITER(这是一个支出相当严重延误而且工程进度领先于计划的工作),而且还要打算在ITER之后再行生产类似于的装置。这将是一座原型发电厂,比ITER更加小,更加低廉,而PPPL可能会在修建中起主导作用。

  美国物理学家们正在将PPPL视作美国核聚变计划命运的领头羊,该计划在全球公开发表核聚变研究中所占到的份额已降到六分之一。然而,实验室在市府的道路上依然面对障碍。  NSTX装置外观类似于外星飞船。

这座两层楼的球体坐落于在一个由管道和电缆构成的茧中,其主磁体的红色线圈从拱门中飞向。在球体内部,网卓新闻网,铜板和石墨砖衬砌成银色的壁。在运营过程中,一种稠密的等离子体,被冷却到1亿摄氏度,比太阳的核心还冷,被流经到真空室中。流经的微波和摇动的磁场不会冷却并断裂等离子体,并使其在腔室内每秒转动40,000次。

  等离子体是由氘,氢的较轻同位素构成的,其目标是使氢超过能核聚变构成氦的温度和压力。这些反应获释能量,这些能量被权利飞行中的中子拿走。

用氚(更加轻的氢同位素)替换某些氘,可使反应谦和。这种核聚变可获取非常丰富的无碳能源,产生的放射性废物很少。在过去的半个世纪中,这种前景在过去半个世纪里照亮了PPPL。

然而,在2019年10月的一个飘雨的周一清晨,实验室出现异常安静。  世界上几种主要的托克马克核聚变试验装置  在DOE重开TFTR之后,PPPL研究人员研发了两种具备有所不同优势的,更加小更加保守的装置:NSTX和NCSX。NSTX是更加常规的设计。

传统的托卡马克具备甜甜圈的形状。但是像NSTX这样的球形圆环类似于一个带上芯的苹果。2001年,PPPL开始展开另一项取名为“国家紧凑型恒星发生器实验(NCSX)”的工作。

然而,到了2008年,也就是它应当已完成的一年之后,它的成本完全减少了两倍,超过1.7亿美元。DOE中止了该项目。

然后是NSTX升级后的告终,其目的是使其磁场强度加倍。调查找到,除了线圈短路以外,NSTX还有许多问题。  目前在PPPL,第一项工作是使NSTX新的运营。

PPPL研究人员早已开始生产新的零件,并计划在2021年夏季开始运行NSTX。  2018年12月的NASEM的报告呼吁美国在2030年代修建一个原型发电厂,作为ITER的继任者。利用高温超导体做成的强力电磁线圈等创意技术,紧凑型试验工厂(CPP)将比ITER(一家斥资250亿美元的庞然大物)更加小,更加低廉。

创建CPP的敦促有可能有助空缺PPPL的困难。  还有钱的问题。NASEM的报告拒绝在美国展开的核聚变研究每年减少2亿美元,国会将DOE的核聚变能源科学支出从2019财年的5.64亿美元减少到今年的6.71亿美元。

但是所有这些减少将得益于国际热核实验填(ITER),国会否不会之后减少核聚变支出还有待仔细观察。  中国环流器2号M是目前除了ITER装置外最先进设备的核聚变试验装置  目前除了国际合作的ITER装置外,最先进设备的核聚变试验装置就是中国的“环流器2号M”装置,计划在2020年投入使用。该装置的等离子体温度即将超过2亿摄氏度。显然,美国PPPL的装置在未来几年还不会领先于中国。


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