在经历了 40 年的重大核聚变里程碑之后,联合欧洲托卡马克(JET)装置于 2023 年 12 月正式关闭——但在关闭前,它取得了一项创纪录的最终成就。周四,这家开创性的托卡马克反应堆的代表证实,其最后一次实验在短短五秒钟内产生了 69.26 兆焦耳的能量。这比 JET 此前创下的世界纪录还要多 10 多兆焦耳,更是远超其在 1997 年首次创下的 22 兆焦耳峰值功率的三倍多。
[相关:全球最大的实验性托卡马克核聚变反应堆已投入运行]。
位于英国牛津郡的 JET 反应堆设施于 1983 年开始运行,旨在推动世界朝着可持续、经济可行的聚变能源生产迈进。裂变通过分裂原子释放巨大的能量,而聚变则是将氚和氘等原子在超过 1.5 亿摄氏度的温度下碰撞,产生氦等离子体、中子以及巨量的能量。太阳——以及其他所有恒星——本质上都是巨大的天体核聚变反应堆,因此,在地球上模仿它们哪怕一小部分能量,都可能彻底改变能源行业。
第一台托卡马克——“环形腔带磁线圈”的缩写——反应堆于 1958 年在苏联投入使用。托卡马克装置的外形就像一个巨大的、极其高科技的轮胎,里面装有氢气燃料,然后通过磁线圈高速旋转。其在腔体内的旋转力将原子电离成氦等离子体。
虽然全球有多个设施能够产生核聚变反应,但其成本仍然非常高昂。例如,JET 在 12 月创下的纪录,在短短五秒钟内达到了其有史以来的最高能量水平——但这 69 兆焦耳的能量仍然只够加热几浴缸的水。
即使是最乐观的现实主义者也估计,在经济可负担的聚变能源成为可行选项之前,至少还需要 20 年的时间。而另一些人则认为,实用的聚变反应堆永远也无法成为经济上可行的解决方案。目前,仅仅启动一个聚变反应堆就要花费数十万美元,更不用说无限期地维持其运行过程了——而目前没有任何反应堆能够做到这一点,因为相关技术尚未成熟。此外,当前的气候危机无法等待二三十年后的解决方案。但是,如果社会最终确实将聚变反应堆发展成为一种真正可持续的替代能源,那么我们将很大程度上得益于 JET 在其四十年服务期间所取得的一切成就。
周四,英国核能与网络部大臣安德鲁·鲍维在接受《BBC》采访时,称 JET 的最后一次实验是该反应堆“恰如其分的告别演出”,它将世界“推向比以往任何时候都更接近聚变能源的时代”。
随着 JET 永久关闭,目前世界上最大的聚变反应堆是位于东京北部、高达六层的日本JT-60SA 托卡马克。尽管 JT-60SA 于 2023 年 12 月落成,但如果一切顺利,它将不会长时间保持这一称号。其欧洲的同类项目——国际热核聚变实验堆(ITER)计划于 2025 年上线——尽管该项目也并非没有遇到困难和延误。