不想输给中国,经过数十年衰落后美国国家核聚变实验室寻求重生

2020-02-09 14:38:28    环球时评

据美国科学杂志网站2月6日报道,在历时5年,耗资9400万美元进行升级后,普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)物理学家在2016年重新启动了国家球形圆环实验(NSTX)。

不想输给中国,经过数十年衰落后美国国家核聚变实验室寻求重生

美国PPPL的NSTX试验装置

但是在运行仅10周之后,就由于一个线圈的短路导致NSTX再次关闭。这对于实验室来说是雪上加霜。在1980年代,PPPL运行过多台机器,雇用了将近1300名员工,并领导了全球对利用核聚变这种跟太阳一样原理的能量源的追求。

1994年,PPPL有史以来最大的托卡马克聚变试验反应堆(TFTR)短暂产生了10.7兆瓦的功率,直到现在这仍是美国的最高记录。但美好时光并没有持续,数年来,美国国会削减了能源部(DOE)的核聚变预算,并关闭了TFTR。2003年,美国加入了在法国卡达拉奇附近建造的大型国际核聚变反应堆ITER的工作,这一承诺使美国国内的聚变研究变得更加困难。2008年,DOE取消了PPPL的另一座未完成的聚变反应堆,导致实验室领导层的改组。现在,PPPL拥有560名员工。它的一台大型机器NSTX在发生故障3年后处于闲置状态。

但是现在机会来了。经过多年的DOE审查,PPPL研究人员预计将在今年4月开始重建NSTX。一年前,美国国家科学,工程和医学研究院(NASEM)的一份报告敦促美国不仅要坚持ITER(这是一个预算严重超支而且进度落后于计划的工作),而且还要准备在ITER之后再制造类似的装置。这将是一座原型发电厂,比ITER更小,更便宜,而PPPL可能会在建造中起主导作用。

美国物理学家们正在将PPPL视为美国核聚变计划命运的领头羊,该计划在全球公开核聚变研究中所占的份额已降至六分之一。然而,实验室在自救的道路上仍然面临障碍。

NSTX装置外观类似外星飞船。这座两层楼的球体坐落在一个由管道和电缆组成的茧中,其主磁体的红色线圈从拱门中飞出。在球体内部,铜板和石墨砖衬砌成银色的壁。在运行过程中,一种稀疏的等离子体,被加热到1亿摄氏度,比太阳的核心还热,被注入到真空室中。注入的微波和搅动的磁场会加热并挤压等离子体,并使其在腔室内每秒旋转40,000次。

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