在 Wendelstein 仿星器内部产生的氢等离子体，持续时间仅为零点二五秒。（来源：IPP） 德国科学家成功完成了旨在最终实现核聚变能源的实验的又一个阶段。位于马克斯·普朗克粒子物理研究所的研究人员使用 Wendelstein 7-X 仿星器，将一小份氢加热到超过 1.7 亿华氏度。Wendelstein 7-X 是一种甜甜圈状的装置，利用磁场悬浮氢气，同时用强大的微波对其进行照射。根据该研究所的新闻稿，他们成功地产生了一种超高温等离子体，该等离子体持续了大约零点二五秒。尽管时间短暂，但该实验成功地证明了等离子体在加热到如此极端的温度下可以被约束，这是利用核聚变的关键一步。Wendelstein 仿星器并非旨在产生能源，而是为了测试实现聚变所需的工艺。周三的测试是许多此类充满希望的实验中的第一次。仿星器实验已经进行了近二十年，耗资近 5 亿美元。德国是该实验的主要资助者，美国、波兰和欧盟也提供额外资金。
驾驭太阳的力量
核聚变提供了一种比当前方法更安全、更清洁的能源生产方式。这个过程本质上与核裂变相反，核裂变是目前核电站的动力来源。裂变涉及将大原子 *分裂* 成小原子；而聚变则是将原子 — 通常是氢离子 — *结合*，释放出更大的能量。聚变一直是一种备受追捧的能源，因为它是一种我们已知的最高效的能源生产过程。氢是一种丰富的燃料，与裂变不同，聚变反应产生的废物极少且不含碳。此外，氢的供应几乎无限，因此我们可以为聚变反应堆提供长期的能源。想要一个关于聚变力量的戏剧性演示，只需抬头看看太阳。核聚变代表了一种诱人的能源，但启动聚变反应需要巨大的能量。尽管科学家们已经产生了聚变反应，但输入的能量高于反应的输出 — 这对于一个文明的能源来说是远远不够的。科学家们正在竞相实现所谓的“点火”，即能量输出超过输入的点，此时聚变反应会变得自持。将气体转化为高能等离子体是达到这一水平的最佳方法之一。像仿星器这样的核聚变发电机依靠超导电磁体来将等离子体燃料悬浮在空中 — 超高温物质会熔穿物理屏障。一旦被约束和能量化，氢原子就会与电子分离，相互碰撞，融合成释放出巨大能量。
Wendelstein 内部。（来源：IPP/Wolfgang Filser） 周三的测试标志着 Wendelstein 仿星器首次成功产生了氢等离子体。十二月份使用氦气的测试在较低的温度下进行，用于确保腔室的清洁。研究人员现在打算进行进一步的测试，以扩大该装置的能力。根据新闻稿，在未来几年里，该装置将配备碳面板来保护壁，以及一个名为“偏滤器”的装置来清除杂质。目标是逐渐提高温度并将等离子体维持更长时间。最终，研究人员希望将等离子体创建并维持长达 30 分钟。研究人员认为，通过成功维持等离子体 30 分钟，他们将朝着满足核聚变点火先决条件迈出重要一步。如果发生持续反应，即反应堆返回的能量超过其吸收的能量，等离子体就必须无限期地保持自由悬浮状态。
全球聚变探索
然而，马克斯·普朗克研究所的科学家们并非唯一在追求聚变的人。法国一个国际支持的项目，名为ITER，正在建造一种托卡马克发电机，这是另一种产生聚变的方法，也依赖于电磁体。虽然与仿星器相似，但托卡马克（于 20 世纪 50 年代在俄罗斯发明）被认为操作难度更大，并且可能存在仿星器可以绕过的设计限制。此外，2014 年，加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家们使用激光压缩氢同位素颗粒，直到压力引发了核聚变。该实验成功产生了比实际到达颗粒的能量更多的能量，但激光的很大一部分能量仍被容纳反应的容器吸收。换句话说，发射激光仍然需要大量能量，而总输出仅为“点火临界点”的 1/100。尽管取得了许多进展，核聚变仍然遥不可及。该项目的资深科学家罗伯特·沃尔夫（Robert Wolf）在接受美联社采访时表示，即使实现 30 分钟维持等离子体的目标，可能也要到 2025 年才能实现 — 仿星器将需要比今天多十倍的功率。要实现真正的聚变，反应堆必须使用比今天实验中使用的能量水平高出几个数量级的能量。今天的实验被誉为核聚变向前迈出的重要一步。研究人员仍然需要取得巨大飞跃，才能在不久的将来实现可运行的核聚变反应堆。这是一项艰巨的任务，但考虑到世界能源供应的未来，这也是一项必要的任务。
