只需 5 秒，这座核聚变反应堆就能产生足够一个家庭使用一天的能量

如果仅用五秒钟的反应就能为整个家庭供电一天，那会怎样？英国物理学家可以告诉你怎么做。2021 年 12 月 21 日，一组研究人员看到发生了一次核聚变反应，该反应通过使用持续的聚变能量，在短短五秒钟内产生了创纪录的 59 兆焦耳能量。

这一发现是过去一年多来几项重大进展之一，这些进展正在将核聚变技术塑造成一种更强大的无化石燃料能源候选者。这一反应由欧洲核聚变联盟的研究人员进行，比上一次聚变能量记录高出一倍多，上一次聚变能量记录是在 1997 年达到 21.7 兆焦耳。他们使用欧洲联合环面 (JET) 装置创造了巨大的能量。

“这一成就是欧洲核聚变研究小组多年准备的结果，”欧洲核聚变项目经理托尼·多内 (Tony Donné) 在新闻稿中表示。“这一记录，以及更重要的是，我们在这些条件下对核聚变的了解以及它如何完全证实了我们的预测，表明我们正走在通往未来核聚变能源世界的正确道路上。如果我们能将核聚变维持五秒钟，那么随着我们在未来机器中的操作规模扩大，我们就能维持五分钟，然后维持五个小时。”

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JET 是世界上规模最大、功率最高的“托卡马克”装置，外形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，磁场包含执行该过程所需的大量热量。JET 内部温度可达 1.5 亿摄氏度，比太阳中心温度高 10 倍。

这项实验对于 ITER 的准备至关重要。ITER 是一个正在建设中的项目，目前已完成 80%，旨在建造一个比 JET 托卡马克更大的版本。这一次，科学家们不想只是创造能量——ITER 的目标是产生净能量，即产生的能量大于投入的能量。该项目位于法国南部，自 1985 年以来一直在进行中，汇集了中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国的一些最聪明的能源科学家。欧盟演示计划也在筹备中，它是继 ITER 之后的下一代核聚变托卡马克，将真正接入电网。

JET 的工作原理是使用两种成分——氘和氚。氘是氢的稳定同位素之一，幸运的是，海水中氘的储量相当丰富——据美国能源部估计，海水中每 5,000 个氢原子中可能就有一个是氘。美国能源部估计，当核聚变项目成为现实时，一加仑海水可能产生的能量相当于 300 加仑汽油。

另一方面，氚在自然界中非常稀有。这种放射性同位素是在核反应堆中通过将锂暴露在高能中子中而产生或“繁殖”的。ITER 专家预测，可提取的锂足以让聚变反应堆运行至少 1,000 年。

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这两种成分随后被注入反应堆内的超热等离子体，在那里它们被迫结合在一起产生氦、中子，当然还有能量。而且只需要一点点就能产生很大的作用。

剑桥大学工程系的托尼·鲁尔斯通告诉 CNN：“氘和氚燃料能产生巨大的能量。例如，满足英国目前一天的电力需求需要 0.5 吨氘，而氘可以从海水中提取。”

当然，在将核聚变视为下一个清洁能源英雄之前，我们还有一段路要走。JET 只能承受五秒钟的极端高温，而我们需要更多的高温才能实现避免气候变化最严重所需的清洁能源未来。

“很明显，我们必须做出重大改变来应对气候变化的影响，而核聚变具有巨大的潜力，”JET 合作者英国原子能管理局首席执行官伊恩·查普曼在一份新闻稿中表示。“我们正在积累知识并开发新技术，以提供低碳、可持续的基载能源，帮助保护地球，造福子孙后代。我们的世界需要核聚变能源。”