如果您能用短短五秒的反应 为整个家庭供电一天，会怎么样？英国物理学家或许能告诉您。2021 年 12 月 21 日，一组研究人员目睹了一场核聚变反应，该反应通过持续的聚变能源在短短五秒内产生了创纪录的 59 兆焦耳能量。
这项发现是过去一年左右一系列重大进展中的一项，这些进展正在将核聚变技术塑造成一个更有力的 无化石燃料能源 竞争者。这项反应由 EUROfusion 联盟 的研究人员进行，其产生的聚变能量是 1997 年创下的 21.7 兆焦耳的上一项纪录的两倍多。他们使用了联合欧洲托卡马克（JET）装置来产生如此巨大的能量。
“这项成就源于 EUROfusion 团队在欧洲各地研究人员多年的准备工作，”EUROfusion 项目经理 Tony Donné 在一份 声明 中说道。“这项纪录，更重要的是我们在此条件下学到的关于聚变以及它如何完全证实我们预测的知识，表明我们正走在通往未来聚变能源世界的正确道路上。如果我们能将聚变维持五秒钟，那么随着我们在未来设备中扩大规模，我们就能做到五分钟，然后是五小时。”
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JET 是世界上最大的、功能最强大的运行中 “托卡马克”——基本上看起来就像一个巨大的金属甜甜圈。托卡马克装置将等离子体限制在甜甜圈形状中，利用磁场来容纳进行该过程所需的海量热量。在 JET 内部，温度可达 1.5 亿摄氏度——这比太阳中心还要热 10 倍。
这项实验对于 为 ITER 做准备 至关重要——ITER 是一个正在建设中、已完成 80% 的项目，旨在建造一个更大版本的 JET 托卡马克。这一次，科学家们不仅仅想创造能量——ITER 的目标是产生净能量，即输出的能量大于过程中输入的能量。该项目位于法国南部，自 1985 年以来一直在进行，汇集了来自中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国的许多最杰出的能源科学家。 欧盟 DEMO 项目 也正在计划中，该项目是 ITER 之后下一代核聚变托卡马克，将实际连接到电网。
JET 的工作原理是使用两种成分——氘和氚。氘是氢的一种稳定同位素，幸运的是，它在海水中含量丰富——根据美国能源部 的说法，海水中每 5000 个氢原子中大约有 1 个是氘。当核聚变项目成为现实时，美国能源部估计，一加仑海水产生的能量可能相当于 300 加仑汽油。
另一方面，氚在自然界中非常稀少。这些 放射性同位素是在核反应堆中通过将锂暴露于高能中子而产生的，即“增殖”。ITER 的专家预测，那里有足够的锂可供提取，足以运行聚变反应堆至少 1000 年。
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然后，这两种成分被注入反应堆内的超高温等离子体中，在那里它们被强迫结合，产生氦、一个中子，当然，还有能量。而且微量的能量就能发挥巨大的作用。
剑桥大学工程系（University of Cambridge’s Department of Engineering）的 Tony Roulstone 告诉 CNN：“从燃料氘和氚中获得的能量是巨大的。例如，为英国目前的全部电力需求供电一天，只需要 0.5 吨氘，而这些氘可以从海水中提取。”
当然，在我们可以将核聚变誉为下一个清洁能源英雄之前，还有很长的路要走。JET 只能承受五秒钟的极端高温，而我们需要更多的时间才能达到我们为 避免气候变化最坏影响 所需的清洁能源未来。
JET 合作者英国原子能管理局（UK Atomic Energy Authority）的首席执行官 Ian Chapman 在一份 声明 中表示：“很明显，我们必须做出重大改变来应对气候变化的影响，而聚变提供了巨大的潜力。我们正在积累知识并开发新技术，以提供低碳、可持续的基荷能源，帮助保护地球，造福子孙后代。我们的世界需要聚变能源。”
