人造太陽聚變堆堪稱人類制造的最精密、最復雜的機械,是用來模擬太陽的核聚變,我們能夠從中獲得源源不斷的能量。太陽的核聚變原理由質量輕的原子在超高溫條件下,發生原子核互相聚合作用,1千克氘全部聚變釋放的能量相當1.1萬噸煤炭。但是太陽核聚變不可控,德國科學家研制的Wendelstein 7 x人造太陽聚變堆屬于可控核聚變裝置,通俗地說,讓氫彈在反應堆中“爆炸”釋放能量。氫彈是不可控制的核聚變,Wendelstein 7 x屬于可控的,想想就知道其中的難度有多大了。
Wendelstein 7 x人造太陽聚變堆等離子高溫運行時間為30分鐘,聲稱是更安全、更有效地引導等離子體。為什么等離子體如此重要,因為溫度太高了,中空的金屬腔利用磁場控制等立體流,等效溫度達到1.5億攝氏度。如此高溫完全無法用任何材料控制,因此只能用磁場引導。
圖注:德國科學家正在安裝等離子體流腔
2014年5月,德國馬普等離子體物理研究所完成對Wendelstein 7 x人造太陽聚變堆的建造,這是世界上最大的核聚變裝置,完全模擬太陽的核聚變反應,建成后用于研究核聚變技術。
圖注:高溫等離子體流從這里流過
德國馬普所,即馬克斯-普朗克研究所是目前世界上頂尖的物理研究機構,也是世界上唯一同時擁有兩種不同類型聚變裝置的機構,科技實力連美國能源部下屬的幾個國家實驗室也得驚嘆一下。
慕尼黑附近運行的是托卡馬克裝置,Wendelstein 7 x人造太陽聚變堆設計上可以實現超過30分鐘的1.5億攝氏度等離子體高溫運行,耗資10億歐元。德國人仍然的科技能力仍然是目前世界第一梯隊中的領頭羊,格賴夫斯瓦爾德附近的實驗室已經在著實核聚變能量的點火利用。
長期以來,超熱等離子體一直是聚變堆設計的瓶頸,氘和氚注入密封裝置內開始聚變反應,W7-X工作主要通過使用兩種氫原子實現,釋放出大量的能量。等離子體高溫運行中完全不與周圍腔壁接觸,周圍甜甜圈類似的物體是超導線圈,德國科學家利用超導材料制造強磁場,通過電流驅動的等離子體。不然1.5億攝氏度的高溫完全無法駕馭,任何已知的材料都會被瞬間KO掉。
馬克斯普朗克研究所科學家稱,Wendelstein 7 x人造太陽聚變堆會讓全世界感到興奮,我們終于向可控核聚變邁出了堅實一步,一旦核聚變動力成熟,星際航行再也不是夢了。