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据《新科学家》报道，由韩国首尔国立大学的研究人员开发的核聚变反应堆的温度超过1亿摄氏度，向核聚变能迈进了一步。

什么是核聚变？

核聚变是一种很有前途的发电方法，因为当两个具有低原子量的原子核结合时，会释放出大量的能量。核聚变最显著的优点是该过程的最终产物不具有放射性，因此不需要核裂变技术的密闭措施。

我们的太阳通过核聚变产生能量，但人类距离利用核聚变还有几十年的时间。像太阳一样，我们需要在聚变反应堆内保持高温才能使该过程发挥作用。高温将物质转化为等离子体，然后需要将其包含 - 冷却过快会损坏反应器的腔室。

核聚变是碳依赖性能源最有吸引力的替代品之一。然而，在大型反应堆中利用核聚变的能量仍然带来了许多科学挑战，尽管经过多年的研究和磁约束方法的稳步发展。最先进的磁聚变器件还不能实现可持续的聚变性能，这需要高于1亿开尔文的高温和对不稳定性的充分控制，以确保稳定状态运行在几十秒。

科学家如何构造核聚变反应堆？

科学家们仍在研究如何将等离子体包含在核聚变反应堆内。一种方法是使用磁场来创建边缘传输屏障（ETB），该屏障在反应堆壁附近产生尖锐的压力隔离，以防止热量和等离子体逸出。另一种方法是在靠近等离子体中心的地方产生更高的压力，这被称为内部传输屏障（ITB）。

韩国使用的是什么技术构造核聚变？

韩国优化了内部传输屏障（ITB），并实现了较低的等离子体密度。超导托卡马克高级研究所（KSTAR）进行的实验似乎提高了等离子体核心的温度，这次温度超过了1亿摄氏度。

这是核聚变的关键步骤，因为需要保持高温才能从过程中提取能量。众所周知，ETB和ITB都会造成不稳定。然而，KSTAR的研究人员使用的方法证明了稳定性，并且由于硬件限制而不得不停止。

韩国的核聚变技术是否可以扩大实验范围？

研究人员并不完全了解使等离子体在如此高的温度下稳定的机制，但认为等离子体核心的快速离子调节增强或更高能离子是稳定性不可或缺的一部分。

韩国的核聚变装置现已关闭，其内壁的碳成分正在被钨取代，以提高实验的可重复性。研究人员希望未来的实验会更长，并帮助他们走向核聚变反应堆。

韩国此次核聚变实验的意义是什么？

这些发现无疑推动了核聚变领域的发展。然而，技术的问题现在已经远离物理学。要解决的最大问题是，是否能够以经济的方式利用聚变反应堆的能量，包括把获得热量应用到一些场景。否则的话，该技术将不会扩大规模。

韩国的核聚变算是技术性突破吗？

韩国的核聚变反应堆在超过1亿摄氏度的温度下持续了30秒的反应。时间数字可能看起来并不多，温度水平也不代表一个新的里程碑。但它们证明了这种新的清洁能源的可行性。

该实验室团队将物质的热电离状态保持稳定了半分钟，长时间控制等离子体的热量。此举措对于将核聚变从科学实验转变为工业投产的能量来源至关重要。

科学界仍然认为核聚变还不是其他能源的可行替代品，核聚变距离足够稳定还有很长的路要走。

韩国团队如何解决等离子体稳定性问题

如果接触到反应堆的壁，等离子体会迅速冷却，导致反应冷却并停止，并对环内包含它的结构造成相当大的损害。为了控制它，通过各种技术控制磁场。

首尔团队使用了ITB技术，这是一种内部运输屏障，可以在等离子体中心附近产生更高的压力，但也可能像其他技术一样引起不稳定。他们优化了参数，使等离子体密度降低，增加了等离子体中心的温度，同时降低了边缘的温度，以保护结构的组件并延长反应堆的使用寿命。

由于硬件限制，反应在30秒后停止，但将来应该可以实现更长的时间。尽管如此，该团队承认，它尚未完全了解促进这一里程碑的机制。

为什么说韩国的核聚变研发团队的解决方案很有可能商业化？

该装置产生了满足等离子体聚变方案：由于丰富的快速离子稳定了核心等离子体湍流，在1亿开尔文的温度下生成等离子体，持续长达20秒，没有等离子体边缘不稳定或杂质积聚。低等离子体密度与中等输入功率是相结合，通过保持高比例的快速离子来建立这种状态的关键。这一机制很少受到破坏，即使没有复杂的控制，也可以可靠地维持下去，因此是通往商业聚变反应堆的一条有希望的道路。

其他国家对于核聚变的研究成果

2021年，有一个实验创造了一种能量足以自我维持的反应，这意味着该系统产生的能量超过维持下去所需的能量，但负责此实验的加利福尼亚州研究人员无法复制这种现象。

除了研究核聚变物理学外，世界各地的大多数项目都专注于对工程进行实验，以获得所需的反应，并能够将这种能量商业化，就像欧洲大型实验聚变反应堆ITER打算做的那样。他们面临的另一个巨大挑战是获得一种安全的方法，从反应堆中提取热量并用它来发电。

大多数科学家都认为，可行的聚变能还需要几十年的时间，但理解和结果的渐进式进步仍在继续。2021年进行的一项实验创造了一种能量足以自我维持的反应，商业反应堆的概念设计正在起草中，而法国的大型ITER实验聚变反应堆的工作仍在继续。

核聚变反应堆实验的场所

用于建造极化场线圈的绕组设施，该线圈将成为电磁系统的一部分，该系统将有助于在法国东南部圣保罗莱杜兰斯的国际热核实验反应堆（ITER）的核聚变机“托卡马克”组装阶段的发射过程中限制和模拟等离子体。

团队相信，核聚变突破将有助于创造一个可行的核聚变反应堆。

核聚变计划由来已久，早在去年韩国就有“人造太阳计划”

早在2021年，韩国政府正计划为韩国第一个人造太阳“KSTAR”开发一种技术，到2026年将1亿度维持300秒。300秒是核聚变技术商业化所需的最短时间。

科学与信息通信技术部也宣布，在韩国聚变能研究院召开第16届国家聚变委员会会议，敲定“核聚变能发展第四个基本计划（2022-2026年）”。科学部每5年制定一次核聚变能发展政策的目标和方向。

作者介绍:【树言新享】

一个肌肉发达、学富五车的自媒体人~未来希望按照自己喜欢的方式生活，正在靠写作改变自己，希望在写作路上遇到同样热爱的你。