本文摘自量子认知，侵删。
最近，位于牛津的英国原子能研究所发表了一个很酷的声明，世界上规模最大的核聚变反应堆——欧洲联合环状反应堆（简称JET），将他们之前保持的持续核聚变能记录提高了一倍多。这个鼓舞人心的消息，给人一种印象：我们人类对于这种核聚变的无限能源已经不远了。
令人兴奋的是，几年后，科学家们基本上可以重复这种类型的实验，但规模要大得多。这最终可以让我们走上一个近似无限的清洁能源的道路，这是人类一个多世纪以来一直在追求的。核聚变是科学家自40年代和50年代以来一直在研究的潜在能源来源。它功能强大，原材料丰富、清洁环保。
到目前为止，核聚变堆的问题在于它从未保持过能量的“收支平衡”，如俗话所说：“入不敷出”。也就是说，目前能够做到的是，它总是需要更多的能量来运行反应，而我们实际从此得到的能量更少。JET反应堆并没有改变这一点，它无法运行足够长的时间。核聚变能源指将使用其热量来加热水成水蒸气，然后运转蒸汽轮机，就像用煤炭或核裂变的发电厂一样。
核聚变这种热量会由太阳中心的相同的核聚变力所产生。我们的太阳将原子核融合在一起以维持自身的热度与光度。这是一个关于原子核如何保持稳定相关的复杂物理问题。
两个原子核总质量的一部分，按照爱因斯坦著名的 E=mc^2方程，转化为一定能量。这只有在极端条件下才有可能，因为含有质子的原子核都带正电。就像将两个磁铁的北极放在一起，它们自然会相互排斥。
将原子核融合在一起的唯一方法，是通过超高温或超高压方式来强制执行。太阳的质量大约为20亿亿亿吨，即2后面27个0这样的吨位，太阳内的压力自然地将原子核融合在一起没有问题。可是，在地球上，人类无法匹敌这样的极度压力，但是可以通过超高温方式来核聚变。
为此，科学家们使用了一种叫作托卡马克的装置，它基本上是一个巨大的、空心的、甜甜圈形的装置，配备了非常强大的磁铁。在这个巨大的空心甜甜圈中，科学家们首先将空气吸出以产生真空，然后注入核聚变材料，并用强大的磁场将其固定在适当的位置。
JET反应堆使用氢的两种特定同位素氘和氚的混合物。自然界中大量的氢，以氕（1H）、氘（2H）、氚（3H）三种同位素的形式存在。科学家们可以在技术上也可以融合其他元素，但这种氘和氚混合特别有趣，因为它比大多数聚变反应释放更多能量，并且可以在“相对”较低的温度下完成。
通过使用粒子加速器和电磁波轰击材料，这个过程有点类似于您所使用的微波炉的技术，科学家们可以将其加热到比太阳还热10倍的温度。这是现在核聚变的工作原理以及核聚变反应堆的工作原理。如果磁场一旦去掉，加热反应也会立即消失。因此，聚变能不存在如现在原子能发电崩溃的风险。
这种核聚变工作原理最新的测试结果，主要是它产生了多少能量而令人印象深刻。之前的记录是1997年的22兆焦耳的热能。这次，科学家宣布获得了59兆焦耳，是旧记录的两倍多。在这个实验中，在它的磁铁变得太热之前运行了5秒钟。如果我们使用这个时间来计算能量输出，得到约12兆瓦的功率。这并不是一个巨大的能量功率，与一个平常的企业一天所使用的能源差不多。所以，这只是一个相当初步的实验。
这个称为JET的实验位于英国牛津；而在法国南部，科学家们正在准备称为ITER的实验，它比JET更大型、更新型。JET可能很快就会退役，ITER计划在2025年开始实验。ITER实验令人兴奋的是，它可以运行更长时间。科学家们似乎有信心，如果他们能让JET运行5秒钟，就能在ITER运行更长时间。欧洲核聚变研发创新联盟项目主管唐恩对此表示，“如果我们能维持5秒的核聚变，未来扩大运作规模，就可以维持5分钟，然后是5小时。”
研究人员估计，如果一切都与更大的ITER实验相同，核聚变反应将不仅“收支平衡”，而且会产生净产出能量，计划实现产出能量10倍于输入能量的聚变增益。这意味着，JET实验的突破是使核聚变可行的预突破。希望是如此。即使确实产生了净能量的聚变增益，可以肯定地说，还有很多事情要弄清楚。
但这很令人兴奋，因为如果能让聚变能发挥作用，它意味的是大量的能量。一吨氘与氚融合产生的能量相当于290亿吨煤。氘相对丰富，可以从海水中获取。氚比较难获得，但可以用锂制造。聚变不会产生温室气体，有很少量的放射性废物，而且这些放射性废物储存周期是短暂的。
中国也在核聚变领域接连取得突破。去年年末，在中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所中，中国全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，创下全球托卡马克装置高温等离子体运行时间最长的纪录。
EAST装置实验运行总负责人、中科院合肥物质科学研究院等离子体所托卡马克物理研究室主任龚先祖透露，中国的EAST装置，是国际上唯一具备与ITER类似加热方式和偏滤器结构的磁约束核聚变实验装置。上亿摄氏度高温等离子体条件下连续稳态运行是未来聚变发电的必要条件。但龚先祖也坦承，如何能够把上亿摄氏度高温等离子体运行，提升到百秒量级、以至千秒量级，以满足未来聚变堆的实际要求，仍然面临着许多的挑战，而且难度非常大。
可以肯定的是，核聚变的无限能源不会很快发生，无法帮助我们摆脱现有的化石燃料危机，我们仍需用现有的技术来应付当前的能源危机。但核聚变可能是我们未来的能源方式。我们需要拭目以待，静候核聚变实际可行的佳音！
#英国核聚变实验创造新纪录#
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