韩国的聚变反应堆运行了近30秒，温度是太阳的7倍

韩国的“人造太阳”反应堆本周成为了媒体关注的焦点，它将等离子体维持在1亿摄氏度的温度下长达20多秒。

上图：韩国超导托卡马克高级研究 (KSTAR) 和生成的等离子体的合成图像。

韩国超导托卡马克高级研究（KSTAR）装置的团队达到了超过 1 亿摄氏度（1.8 亿华氏度）的离子温度。据《新科学家》报道，由于硬件的限制，反应只能在30秒后停止。

KSTAR 利用磁场产生并稳定超热等离子体，最终目标是使核聚变发电成为现实。

实验中，反应堆运行了24秒，达到了超过10^8开尔文的温度 —— 这或多或少相当于1亿摄氏度。

KSTAR的研究人员之一Yong-Su Na表示，在设备升级后，未来可能会有更长的时间。

这是一项令人兴奋的成就，理由很充分 —— 一种潜在的无限的清洁能源，如果我们能让它按计划工作，它可能会改变我们的生活方式。

但同样值得注意的是，KSTAR 的这一进步并不一定是一些媒体所吹捧的全新纪录。事实上，KSTAR早在2020年就宣布了这一突破。现在的变化是，他们的研究论文已经经过同行评审，并刚刚发表在《自然》杂志上。

然而，在此后的几年里，KSTAR 团队打破了他们自己的记录，而中国的名为 EAST（实验先进超导托卡马克 / HT-7U）的“人造太阳”，继续打破了这两项纪录。2021年，中国科学院的聚变机器达到了1.2亿摄氏度（2.16亿华氏度），并坚持了101秒。

这并不是说 KSTAR 的成就并不巨大，不值得分享和庆祝。在这一突破之前，1亿度的门槛还没有超过10秒。

上图：KSTAR 装置。

韩国聚变能源研究院（KFE）KSTAR研究中心所长尹世宇（音译）曾在2020年表示：“1亿度等离子体的长时间运行所需的技术是实现聚变能的关键。如果 KSTAR 成功将高温等离子体维持20秒，将成为未来商用核聚变反应堆的关键部件 —— 长时间高性能等离子体运行技术确保竞争的重要转折点。”

跳跃到20秒的关键，是升级 KSTAR 内部的内部传输屏障（ITB）模式。科学家们还没有完全了解这些模式，但在最简单的层面上，它们有助于控制核聚变反应的约束和稳定性。

KSTAR 是一个托卡马克式的反应堆，与中国最近投入使用的反应堆类似，通过合并原子核来产生巨大的能量（与发电厂使用的核裂变将原子核分开的方式不同）。

像 KSTAR 这样的核聚变设备使用氢同位素来创造等离子态，在等离子态中离子和电子被分离，准备加热。这和发生在太阳上的核聚变反应是一样的，因此这些反应堆被赋予了“人造太阳”的绰号。

到目前为止，在足够长的时间内保持足够高的温度，使这项技术可行，已经被证明是具有挑战性的。科学家们需要打破更多这样的记录，才能让核聚变成为能源 —— 只消耗海水（氢同位素的来源），并产生最少的废物。

尽管，要让这些反应堆产生比消耗更多的能源还有很多工作要做，但进展令人鼓舞。到2025年，KSTAR的工程师们希望能在300秒内突破1亿度的大关。

早在2020年，哥伦比亚大学核物理学家 Young-Seok Park 就表示：“通过使核心等离子体在如此长时间内高效加热而实现的1亿度离子温度，证明了超导 KSTAR 装置的独特能力，并将被公认为高性能、稳态聚变等离子体的令人信服的基础。”

这项研究发表在《自然》杂志上。

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