日本日那珂市启动全球最大核聚变装置,引领能源科技革新


在向无碳能源未来迈出坚实步伐的今天,位于日本东京北部那珂市的JT-60SA核聚变反应堆发电装置的启动成为了全球范围内的一个科技里程碑。这个耗资5亿英镑、直径约12米的庞大设施,以其甜甜圈形的“托卡马克”模型,为世界核能研究写下新篇章。

JT-60SA不仅仅是目前世界上最大的核聚变反应堆,更是欧洲和日本共同建造及运营的成果。在法国国际热核聚变实验堆建成前,它将承载着核聚变技术验证和先进研究的重任。尽管目前它主要作为研究设施,但其目标指向的是未来建成的核聚变发电厂实际运行的广阔前景。

在这个先进的设备内部,一场氢元素转变的奇迹正在上演。当氢原子在高达2亿摄氏度的温度下开始聚变生成氦气时,所释放的巨大能量有望终结对化石燃料的依赖,迎来可持续能源的新纪元。这一临界点的实现,象征着人类利用核聚变能源的雄心迈出了实质性的一步。

然而,要让JT-60SA产生长效等离子体以进行“有意义的物理实验”,专家预计还需要两年时间。在12月1日的启动仪式上,项目副负责人Sam Davis表示,这个装置是来自欧洲和日本70多家公司的500多名科学家和工程师协作的成果,并且将“使我们更接近核聚变能源”。

欧盟能源委员Kadri Simson也以此为荣,称JT-60SA是“世界上最先进的托卡马克”,并认为它的启动标志着“核聚变历史上的一个里程碑”。同时,他预见聚变能源在21世纪下半叶有可能成为能源组合的“关键组成部分”。倘若如此,人类将在应对气候变化、减少温室气体排放以及满足不断增长的能源需求方面迎来新的解决方案。

自2009年开始建造的JT-60SA,结构宏伟,高达15.24米,宽达13.4米,是对能源科学的巨大投资。它运作的核心原理是在“托卡马克”容器中加热氢气使之成为等离子体,这是一种由带正负电荷粒子组成的物质,也是继固态、液态和气态之后的第四种物质状态,它占据宇宙99%以上的空间并构成了太阳的主体。

在JT-60SA中,等离子体被磁场紧紧捕捉,不断加压,直到等离子体中的粒子开始碰撞以致融合成氦气。此过程能够释放出巨大的能量,一种模仿了恒星中心自然过程的清洁能源。

与目前核电站所采用的裂变技术不同,聚变是两个原子核融合的过程。核聚变得到人们青睐的原因在于它不会发生灾难性的核事故,并且相较于现有发电厂,其产生的放射性废物极少。长期以来一些研究者视核聚变为未来能源需求的答案,期待它有朝一日能减少发电行业的温室气体排放,成为替代煤碳和天然气等能源的可持续解决方案。而JT-60SA的使命,就是实验证明核聚变作为安全、大规模、无碳清洁能源来源的可行性,即获得的能量大于投入的能量,实现能源的真正革新。

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