德国“人造太阳”：核聚变又迈进一步

　　德国马克斯·普朗克研究所近日开启的世界最大核聚变研究设备仿星器(Stellarator)，有望加速核聚变时代的到来。

　　所谓仿星器，顾名思义，就是对恒星的模仿，实际上是一种核聚变反应装置。仿星器通过模仿恒星内部持续不断的核聚变反应，将等离子态的氢同位素氚和氘约束起来，并加热至1亿摄氏度的高温，发生核聚变以获得持续不断的能量。

　　马克斯·普朗克研究所下属的等离子体物理研究所10日宣布，用于研究核聚变反应的世界最大仿星器“Wendelstein 7-X”(W7-X)当天开始运行，并首次制造出氦等离子体。“W7-X”是世界上最大的仿星器聚变装置，用来研究仿星器装置应用于聚变电站的适用性和可行性。

　　这座受控核聚变装置由马克斯·普朗克等离子体物理研究所承建，位于德国东北部城市格赖夫斯瓦尔德，项目投资达10亿欧元，目前已投入约3.7亿欧元。在经过9年的建造、超过100万个工时的组装之后，这一大型装置的主要组装工作于2014年4月完成。随后，研究人员开始准备工作，对所有技术系统逐一进行测试。

　　12月10日当天，研究人员向“W7-X”内部的等离子体容器中注入大约一毫克氦气，并打开微波加热装置，氦等离子体随之产生。虽然“W7-X”首次制造出的氦等离子体放电仅持续十分之一秒，温度达到了1000，000摄氏度，但研究人员对这一结果依然十分满意，表示“一切都在按计划进行”。对科学家们而言，下一个任务是延长等离子体的放电时间，并研究使用微波产生和加热氦等离子体的最好方法。

　　“我们从惰性气体氦气开始制造等离子体，明年才会换成真正的研究对象——氢等离子体，”项目主管托马斯·克林格尔(Thomas Klinger)说，“因为将氦气变成等离子体更为容易，我们还能用氦等离子体清洁容器表面。”

　　12月10日当天，研究人员向“W7-X”内部的等离子体容器中注入大约一毫克氦气，并打开微波加热装置，氦等离子体随之产生。虽然“W7-X”首次制造出的氦等离子体放电仅持续十分之一秒，温度达到了1000，000摄氏度，但研究人员对这一结果依然十分满意，表示“一切都在按计划进行”。对科学家们而言，下一个任务是延长等离子体的放电时间，并研究使用微波产生和加热氦等离子体的最好方法。

　　“我们从惰性气体氦气开始制造等离子体，明年才会换成真正的研究对象——氢等离子体，”项目主管托马斯·克林格尔(Thomas Klinger)说，“因为将氦气变成等离子体更为容易，我们还能用氦等离子体清洁容器表面。”

　　可控核聚变一直被视为人类彻底解决能源危机的终极模式。核聚变反应所需的氚和氘在自然界中广泛存在，1公斤核聚变原料产生的电能等同于1.1万吨煤产生的电能。核聚变反应堆比目前核电站的核裂变反应堆产生的核废料更少，放射性也会在短期内消失。

　　相比之下，核聚变反应堆最为常见的设计叫做托卡马克装置(Tokamak)。这种形似甜甜圈的装置是呈圆形线圈的中空金属结构，全球范围内目前有超过36台托卡马克正在运行，历史上曾建成过200多台。当燃料在加热到1.5亿摄氏度以上时，就能形成高温等离子体。

　　多年来，由于用来产生等离子体的磁线圈装置优于目前正在运行的仿星器，托卡马克装置中一直被视为最具前景的“人造太阳”方式。同时，该类装置也更易建成、能更理想地约束等离子体。但不容忽视的是，托卡马克装置也暴露出一些安全风险，比如当电流故障时，磁场就会立即崩溃。