全球最强恒星仿真器Wendelstein 7-X实现长时间等离子体维持世界纪录
时间：2025-06-15 09:55
小编：小世评选
根据科技媒体phys的最新报道，全球最强大的恒星仿真器Wendelstein 7-X（简称W7-X）在核聚变研究领域取得了重大的里程碑。在5月22日进行的OP 2.3实验中，该设备在国际科学家团队的协作下，成功实现了长时间维持等离子体的突破，刷新了在该领域的世界纪录。
Wendelstein 7-X不仅是一个实验设备，更是人类追求可控核聚变的实验象征。与传统的托卡马克（tokamak）设计相比，W7-X采用了恒星仿真器的设计，通过复杂的磁场配置来约束等离子体。这一方法可以有效地解决托卡马克设计中存在的一些局限性，使得等离子体得以在更长时间内稳定存在。
在此次实验中，科学团队首次将三重乘积的值保持在巅峰状态达43秒。这一关键指标是核聚变反应能够自我维持的基础，三重乘积是等离子体密度（n）、温度（T）与约束时间（τ）的乘积，对于实现核聚变的“点火”状态至关重要。W7-X在这一方面超越了现有的托卡马克装置，例如日本的JT60U和欧洲的JET，在长时间的等离子体维持上显示出更强的优势。
科学家们认为，W7-X在长时间等离子体维持的突破具有里程碑式的意义。IPP运营负责人Thomas Klinger教授表示，这一成就显著展示了W7-X的潜力，是通往未来电站级恒星仿真器的重要一步。这不仅是实验室的成功，也是核聚变能量开发领域的一次重要进展。
此次实验的成功得益于美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）研发的一种新型颗粒注入器（pellet injector）。这一设备通过持续向等离子体中注入毫米级的冷冻氢颗粒，为等离子体提供了稳定的燃料供给。在实验过程中，团队成功地在43秒内注入了大约90个氢颗粒。同时，强大的微波加热系统将等离子体的温度提高到超过2000万摄氏度，峰值达3000万摄氏度，这种高温下的等离子体对于核聚变反应至关重要。
颗粒注入的精确协调与加热系统的结合，不仅保障了能量的持续供给，同时也是实现最佳能量平衡的关键。这一技术突破预计对于未来核聚变反应堆的设计具有重大意义，使得等离子体维持时间有可能延长至数分钟，从而进一步降低了实现商业核聚变的难度。
在OP 2.3实验中，W7-X还实现了两项重要成就：一是能量转换量提升至1.8吉焦（GJ），这一数值超过了2023年2月的1.3吉焦，并且比中国的EAST托卡马克创造的1000秒放电纪录还略高；二是在全体积范围内，等离子体压力与磁场压力的比值首次达到了3%。这一比值的提升，对于推动未来电站所需的4-5%目标奠定了基础。
当今世界对于可持续清洁能源的需求愈发迫切，核聚变被普遍认为是解决能源危机的重要解决方案。W7-X的成功不仅是物理实验的胜利，更是人类在能源开发探索上迈出了重要的一步。随着研究的不断深入以及技术的不断革新，科学家们希望最终能够实现聚变能的有效利用，为全球能源转型贡献更多的智慧与力量。
在未来的研究中，科学家们将继续探索如何进一步提高等离子体的稳定性与维持时间，以期实现安全而高效的商业化核聚变反应。这一切都将在Wendelstein 7-X的推动下逐步成为现实。
