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英國(guó)新型實(shí)驗(yàn)聚變堆內(nèi)等離子體的計(jì)算機(jī)模擬
(圖片來(lái)源：UKAEA)

　　據(jù)《科學(xué)》報(bào)道，經(jīng)過(guò)7年建造，英國(guó)改造后的聚變反應(yīng)堆——兆安球形托卡馬克(MAST)的升級(jí)版，日前首次啟動(dòng)。

　　這個(gè)耗資5500萬(wàn)英鎊(折合人民幣約4.8億元)的裝置，將作為未來(lái)聚變反應(yīng)堆關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)平臺(tái)，也為聚變電站的設(shè)計(jì)提供了新思路。

　　聚變是將較輕的原子核聚合為較重的原子核而產(chǎn)生能量的核反應(yīng)，而托卡馬克是幾十年來(lái)核聚變研究的主流途徑。傳統(tǒng)的托卡馬克是一個(gè)環(huán)形裝置，其中含有超熱的電離氣體(等離子體)——氫的同位素氘和氚。等離子體作為核聚變反應(yīng)的“燃料”，受到強(qiáng)大的磁場(chǎng)的約束，并被微波和粒子束加熱。

　　位于法國(guó)的建設(shè)中的ITER，作為全球寄托核聚變夢(mèng)想的一個(gè)焦點(diǎn)，也是一個(gè)巨型的托卡馬克裝置。

ITER的托卡馬克反應(yīng)堆模型，
圖中紫色發(fā)光部分是等離子體。
(圖片來(lái)源：ITER官網(wǎng))

　　MAST是標(biāo)準(zhǔn)托卡馬克的變體。它的形狀更像一個(gè)帶核的蘋(píng)果而不是甜甜圈。研究人員認(rèn)為，升級(jí)后的裝置相比之前的環(huán)形裝置更能保證等離子體的穩(wěn)定性。

　　從1999年開(kāi)始，MAST首次對(duì)這一新概念進(jìn)行了大規(guī)模的測(cè)試，現(xiàn)在已經(jīng)在額外加熱功率、從等離子體中提取熱量技術(shù)等方面進(jìn)行了升級(jí)。美國(guó)普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)被稱為國(guó)家球面環(huán)面實(shí)驗(yàn)(NSTX)的類似設(shè)施，也同樣進(jìn)行了升級(jí)。然而，在2016年重啟后不久，NSTX就遭遇了磁鐵故障，目前正在重建。

　　英國(guó)研究人員希望升級(jí)版的MAST能夠展示出足夠的性能改進(jìn)，從而推進(jìn)建設(shè)球形托卡馬克示范電站計(jì)劃。去年開(kāi)始，他們?cè)谟?guó)政府2.2億英鎊(折合人民幣約19億元)的資助下，著手設(shè)計(jì)球形托卡馬克示范電站，并希望在2040年啟動(dòng)這個(gè)新一代電站。