核聚变刷新纪录！“人造太阳”1秒产2200度电，一福音造福全世界|iter|原子能|太阳|核聚变|等离子体

一直以来，核能都被视为“取之不尽用之不竭”的清洁能源的首选。但由于无论是技术层面、设备层面还是史无前例的空白实践角度来说，利用更多的则是更为容易实现的核裂变方式，关于核聚变都一直停留在空想层面。但事实证明，从20世纪20年代核聚变概念开始出现后，人类就一直在该领域不断探索。这不，最新的核聚变实验也终于迎来首秀成功，并且刷新了1997年来类似实验的相关数据。

核聚变反应堆：具有叠加等离子体的JET内部。图源：英国原子能管理局（UKAEA）

而更为兴奋的是，全球最大的核聚变反应堆ITER因为这一迷你版“人造太阳”实验的成功未来的核聚变实验将更有参考依据，届时可实现经济效益、人文效益乃至还有更大一全球人类福音：气候危机难题也将迎刃而解。那么这一实验究竟怎么回事呢？实现了哪些成就，未来大规模普及的挑战又有哪些？下面不妨和魔方一起来了解一下。

全球首个“氘氚”核聚变实验刷新记录！“人造太阳”5秒输出59兆焦耳，到底有多牛？

据外媒报道，当地时间2月9日的时候，世界三大核聚变研发组织——欧洲核聚变研发创新联盟（EUROfusion）、英国原子能管理局（UKAEA）和国际热核聚变实验堆（ITER）召开了联合新闻发布会公布喜讯：欧洲联合环状反应堆（JET）在5秒之内产生了能量为59兆焦耳的稳定等离子体！以功率单位表示可换算为5秒产生平均11兆瓦的功率输出，也就是1秒可产2200度电。这标志着核聚变成为可能，有了重要实践层面的标志性事件。

此外，从输出的总的能量值来说，这是全球首个“氘氚”核聚变实验。1997年以来，这是首次进行的“氘氚”核聚变实验，但首战就一鸣惊人。据悉，JET一直以来的定位就是目前世界上最大的核聚变项目、国际热核聚变实验堆（ITER）计划（“人造太阳”）的迷你版，其产生的核聚变能量相当于一台风力涡轮机，可以为一栋房子提供一整天的能源，如果反复进行核聚变，其产生的能量还能为整个城市提供全部的房屋用电。

ITER项目

可以想象一下，如果届时ITER计划成功，其产生的清洁能源量不可想象。而可喜可贺的是，此次JET实验使用的核聚变燃料元素主要是氘和氚。其一，它们都是氢元素的同位素，十分清洁。其二，从地球储量来说，这两种元素是从大海中提取，而海水中含有大约每6500个氢原子就有一个氘原子，其总量可达45万亿吨。

而从实验数据来看，每1立方米海水中的氘原子所具有的潜在能量相当于13600亿桶原油燃烧产生的能量，也就是地球上蕴藏的石油总储量那么多。而以世界能源的消耗速度来说，单就海水中的氘元素核聚变能量就够用几百亿年了。而另一元素氚还能由锂制造，地球上的锂大概都有两千多亿吨。因此总的来看，未来这两个元素的核聚变极有可能实现商业规模。这意味着地球上的能源有可能实现完全清洁，并且一直持续下去。

JET核聚变实验成功有何意义？核聚变商业化隐藏的挑战有哪些？

自然而然，JET核聚变毕竟体量有限，因此其产生的能量也有限。不过它却有一重大意义，那就是为目前正在建设的全球最大核聚变反应堆ITER铺设了道路。据悉，JET的目标是产生和维持核聚变，而ITER的目标则是通过50兆瓦的燃料产生10倍的能量回报，即500兆瓦的聚变功率。按照计划，JET可能会在2023年之后废弃，而ITER将在2025年或者之后不久就接替进行核聚变实验。

ITER反应堆内部结构

此外，JET核聚变实验也带来了一全球人类福音。英国原子能管理局首席执行官伊恩·查普曼表示，这是一项具有里程碑意义的事件。而帝国理工学院的研究员马克也表示，这次实验让核聚变不再是遥不可及的梦想。而其他众多科学家们也表示，此次的实验结果让联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的最新报告中显示的，在十年内将温室气体排放量减少近一半，在2050年前达到零净排放成为可能，气候危机或将因它迎刃而解。

IPCC气候警告

值得一提的是，尽管核聚变带来的各项效益让人惊喜，但科学家们也指出了未来实现终极“商业化目标”和“清洁能源目标”还具有三大挑战！其一，那就是核聚变所需的耐高温设备。核聚变燃料氘和氚必须保持在2亿华氏度，也就是1亿摄氏度（太阳中心温度约2000万摄氏度）内才能融合产能，如何建造这样一个如此耐高温的设备是世界性难题。目前来说，做到这一点的只有位于英国的欧洲联合环状反应堆（JET）。

各国在ITER中承担的任务

其二，第二个挑战则是集中在如何提高核聚变的功率，降低核聚变的生产成本，从而实现商业化规模。如果说能产生持续的能量是基础，那么提高功率降低成本则是最终能否实现商业化的根本。不过就目前来说，据世界能源市场的相关调查，目前每年的产值大约为5-10万亿欧元，而总支出仅占比0.5%，包括此次ITER在内的核聚变研究都才投入15亿欧元。因此投入不够就是核聚变最终全球化并实现解决气候危机的第三大挑战。