背景圖片來源:KSTAR影片截圖

南韓「人造太陽」核聚變反應堆 不足一年成功維持攝氏 1 億度多 10 秒

南韓超導托卡馬克高級研究 (KSTAR) 裝置去年創下高溫持續等離子體的新世界紀錄,其離子溫度曾維持超過攝氏 1 億度達 20 秒。該個被稱為「人造太陽」的裝置不足一年再破自己記錄,周一 (22/11) 公佈在同樣溫度的等離子體中保持了整整 30 秒,是通往更清潔、近乎無限的能源道路上的一個重要里程碑。

像太陽這樣的恆星深處,重力和高溫為氫等簡單元素提供了克服原子核排斥力,並將之迫使擠入更大原子所需的能量。

這種核聚變可形成更重的元素、散發出中子和大量熱量。

永續潔淨能源

在地球上,不可能將一個太陽的引力聚集在一起,但人類可通過將重力的緊縮換成熱量形式的額外衝擊來獲得類似結果。人類甚至在部份情況下,可從聚變原子中擠出足夠熱量來保持核反應運行,剩下的熱量足以用來製造能量。

不過,要讓這種熾熱的等離子體實際停留時間足夠長,以利用其熱量供應來獲得持續、可靠的能源,需要一些特定技術。

英國、美國以及蘇聯,也從第二次大戰時期開始設計能產生核融合反應、外型就像冬甩的大型裝置「托卡馬克 (Tokamak) 」。 2007 年,由歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、南韓以及美國等七個國家,攜手成立國際熱核融合實驗反應爐 (ITER) 計劃,為世上最大的跨國核融合能源實驗研究團隊,而 KSTAR 則是該計劃下的其中一員。

托卡馬克本質上是大型金屬環,旨在容納熱帶電粒子雲。帶電後,移動的雲會產生強大磁場,使其能夠被反磁場推到所需位置。

早在 2018 年,位於合肥的中國實驗性先進超導托卡馬克 (EAST) 反應堆就成為第一個達到攝氏 1 億度的裝置。到今年, EAST 已能將等離子體加熱到攝氏 1.2 億度,並保持了超過一分半鐘。

相反 KSTAR 首次在 2018 年成功達到離子體溫度超過攝氏 1 億度,但僅維持運轉 1.5 秒。到 2019 年,時間延長至 8 秒,去年底則維持運轉 20 秒。後來, KSTAR 進一步強化設備的加熱系統與磁場,才達到現時可在超過攝氏 1 億度運行 30 秒。

KSTAR 目標在 2026 年連續運轉 300 秒 ,未來會改良電源供應,增加鎢 (tungsten) 分流器,避免反應堆內壁溫升高,以延長運轉時間。

來源:
Science Alert, Business Korea

文/Alan Chiu

 

編輯推介

    發表意見