法国研究人员在核聚变领域取得了显著进展，成功让托卡马克实验装置WEST运行了长达1,337秒，约为22分钟。这一新纪录的产生标志着在持续、稳态等离子体运行中迈出了重要的一步，为未来核聚变发电厂的开发奠定了基础。
记录的诞生与技术突破
这一创新成果是西部托卡马克（WEST）实验的最新进展，该装置专门用于研究聚变反应。在此次实验中，科学家们利用强大的磁场关闭高能带电粒子，确保等离子体在受控条件下保持稳定。法国原子和替代能源委员会（CEA）基础研究主任安娜-伊莎贝尔·埃蒂埃夫（Anne-Isabelle Etienvre）表示，这一实验通过注入2兆瓦的加热功率，使氢等离子体得以维持超过20分钟。
与几周前中国东方指数创下的记录相比，此次实验不仅超过了其持续时间，而且延长了约25%。这一突破表明，研究人员能够在恶劣条件下成功维持等离子体，而不引起设备的失效，为进一步的聚变研究提供了信心和基础。
托卡马克装置的工作原理
托卡马克是一种环形磁约束设备，通过磁场引导带电粒子沿着环面运动，从而避免它们与容器壁碰撞。这种方法使科学家可以将稀薄气体加热到高温状态，从而使原子核具有足够的能量发生聚变。长期的等离子体维持是实现商业核聚变能发电的关键，因为发电厂必须在稳定条件下工作。
然而，要成功维持等离子体，研究人员必须小心控制可能出现的小不稳定性，因为等离子体对各种影响都十分敏感。埃蒂埃夫指出，“托卡马克装置必须有效地控制热量和颗粒的排放，以确保内部材料不被侵蚀或污染。”
聚变能的未来
当今的聚变研究不仅关注等离子体的持续性，还包括能量输出的优化。虽然WEST的实验专注于长期稳定性，但其他设施如英国的JET实验则侧重于短时间内猎取高能量释放。这种多样化的研究策略有助于定义未来聚变反应堆在能量安全与效率方面的要求。
ITER（国际热核聚变实验反应堆）作为法兰西及国际合作的庞大项目，旨在从等离子体中产生约50兆瓦的聚变功率。作为托卡马克技术的一部分，ITER将利用来自WEST实验的数据来优化其运行和设计，以确保将实验室的科学成果成功转化为实际应用。
长期运行的重要性
长时间的稳定等离子体运行不仅是聚变能商业化的前提，也是保障设施和环境安全的必要条件。成功的持续性运行需要良好的温控系统、洁净的燃料及有效的废气处理，使等离子体以受控方式散发热量，确保设备的长期稳定运行。
在这些研究中，材料的耐受性显得尤为关键。WEST实验中所使用的钨材料尤其能承受高温和能量，而科学家们也在努力防止损坏和降低杂质影响。此外，聚变过程所产生的快速中子会激活周围材料，因此材料的选择和设计同样重要。
总的来说，WEST的研究不仅增强了我们对核聚变的理解，也标志着向安全、高效的聚变能电厂又近了一步。每一项新的记录不仅证明机器对等离子体的适应能力，也为未来能源的安全、清洁和可持续性提供了关键支持。
随着科学家们继续探索和解决聚变能所面临的问题，未来的聚变反应堆将为全球提供清洁、取之不尽的能源解决方案，推动环境保护与经济发展的新平衡。
信息来源：
https://www.earth.com/news/france-breaks-record-by-keeping-a-fusion-plasma-reactor-running-for-22-minutes/
