核融合實驗創世界紀錄 南韓能源研發跨大步

南韩宣布,在一次核融合实验中达到太阳核心温度七倍的摄氏1亿度,维持时间达48秒,创下世界纪录。 (网路照片)

南韩科学家宣布,在一次核融合实验中达到太阳核心温度七倍的摄氏1亿度,维持时间达48秒,创下世界纪录。科学家称这是朝未来能源科技迈进的重要一步。

核融合试图复制使太阳和其他恒星发光的核反应,透过将两个原子融合在一起,并释放巨大能量,形同打造「人造太阳」。核融合常被称为洁净能源的「圣杯」,有潜力提供无穷无尽的能源,却又不产生使地球暖化的碳排放。但要在地球掌握这个过程,挑战非常艰巨。

实现核融合能源的最常见方式,是使用托克马克(tokamak)环形反应炉,氢的同位素在当中加热到极高温度,形成电浆。南韩核融合能源研究所(KFE)近期宣布,他们的核融合研究装置KSTAR,在去年12月至今年2月的测试中,成功维持摄氏1亿度的电浆达48秒,打破2021年创下的30秒纪录,还在H模式下维持102秒。

KFE科学家表示,这次能延长时间的关键,是改良了实验流程,包括将偏滤器(排出核融合反应产生的热量和杂质)的材料从碳改为钨金属。钨制成的偏滤器在承受同样热负荷下,表面温度仅增加25%。

这群团队早在2018年就首次实现将电浆达到摄氏1亿度的里程碑,而他们的最终目标,是到2026年能让电浆在超过1亿度的状态下维持300秒,认为这是「关键阶段」,达成的话将有办法扩大核融合运作规模。

维持高温高密度的电浆,就能进行更长时间的核融合反应。KSTAR研究中心主任尹时佑(Si-Woo Yoon,音译)表示,高温电浆本质上不稳定,因此维持在超高温状态并不容易。这也是该纪录之所以重要的原因。

这些南韩科学家取得的成果,将有助于位于法国南部的国际热核实验反应器(ITER)的开发,后者是世上最大的托克马克装置,旨在证明核融合的可行性。

不过,目前人类距离核融合商用化依然遥远,科学家仍在努力解决棘手的工程和科学难题。曼彻斯特大学核融合研究员卡恩(Aneeqa Khan)表示,「核融合还没准备就绪,因此目前无法帮助我们应对气候危机」。 但她补充说,如果进展持续,核融合「有潜力在本世纪下半叶成为绿色能源的一部分」。