JET聚变设施创造了新的世界能源记录

欧洲科学家在通过聚变等离子体生产能源的道路上取得了重大成功：他们在位于英国牛津附近的卡勒姆的世界上最大的聚变设施 JET 中产生了能量输出为 59 兆焦耳的稳定等离子体。该团队还包括来自马克斯普朗克等离子体物理研究所 (IPP) 的研究人员，他们使用了未来聚变发电厂的燃料。这是 20 多年来世界上首次进行此类实验。

以太阳为例，聚变发电厂旨在融合氢同位素氘和氚，并在此过程中释放大量能量。目前世界上唯一能够使用这种燃料运行的工厂是欧洲联合项目 JET，即位于英国牛津附近 Culham 的联合欧洲环面。然而，1997 年在那里进行了用于未来聚变发电厂的燃料的最后一次实验。由于氚是一种非常稀有的原材料，也带来了特殊的处理挑战，研究团队通常使用氢或氘进行等离子体实验。在未来的发电厂中，氚将在能源生产过程中由锂形成。

为 ITER 准备的氘氚混合物实验

IPP 的 Athina Kappatou 博士解释说：“我们可以通过使用氢或氘很好地探索聚变等离子体的物理特性，因此这是世界范围内的标准，”IPP 的同事 Philip Schneider 博士和 Jörg Hobirk 博士领导了重要部分JET 的欧洲合作实验。”然而，为了过渡到国际、大规模的聚变实验 ITER，我们为那里的普遍条件做好准备是很重要的。ITER 目前正在法国南部的 Cadarache 建设中，使用氘氚燃料，在加热能量方面，预计能够释放的能量是输入等离子体的 10 倍。

为了使 JET 实验尽可能接近未来的 ITER 条件，等离子容器以前的碳衬里被铍和钨的混合物取代，这也是 ITER 计划在 2009 年至 2011 年之间进行的。金属钨更耐腐蚀碳，此外，它储存了过多的氢。然而，现在的金属壁对等离子控制的质量提出了新的要求。目前的实验证明了研究人员的成功：在比太阳中心高十倍的温度下，产生的聚变能量达到了创纪录的水平。

类似 ITER 条件下的世界纪录

在改变墙体材料之前，JET 曾在 1997 年以产生 22 兆焦耳能量的等离子体创造了世界能源记录。这个记录一直保持到现在。“在最新的实验中，我们想证明即使在类似 ITER 的条件下，我们也可以产生更多的能量，”IPP 物理学家 Kappatou 博士解释说。数百名科学家和研究人员参与了多年的实验准备工作。他们使用理论方法预先计算出产生等离子体所需的参数，以实现他们的目标。实验证实了 2021 年末的预测，并创造了新的世界纪录：JET 使用氘氚燃料产生稳定的等离子体，释放 59 兆焦耳的能量。

为了产生净能量——也就是说，释放比加热系统提供的更多的能量——实验设施太小了。在法国南部的大规模 ITER 实验上线之前，这将是不可能的。“JET 的最新实验是迈向 ITER 的重要一步，”马克斯普朗克等离子体物理研究所科学主任 Sibylle Günter 教授总结道。“我们在过去几个月中学到的知识将使我们更容易计划用聚变等离子体进行实验，这些实验产生的能量远远超过加热它们所需的能量。”

背景信息：兆瓦与兆焦耳

在最近的破纪录实验中，JET 中的聚变反应在等离子体放电的 5 秒阶段以中子的形式释放了总共 59 兆焦耳的能量。以功率单位(每次能量)表示，JET 在 5 秒内实现了超过 11 兆瓦的平均功率输出。之前的能源记录是在 1997 年创下的，总能量略低于 22 兆焦耳，平均 5 秒内的功率为 4.4 兆瓦。

关于捷特

JET 由欧洲聚变计划 EUROfusion 的成员共同设计和建造，自 1983 年开始共同运营。位于牛津附近 Culham 的英国聚变中心“Culham Center for Fusion Energy”负责技术运营，同时临时借调研究人员和EUROfusion 实验室的技术人员定期在该设施上工作。凭借大量借调，IPP 是 JET 计划的重要参与者。

关于马克斯普朗克等离子体物理研究所

在德国马克斯普朗克等离子体物理研究所 (IPP)(地点：慕尼黑附近的 Garching 和格赖夫斯瓦尔德)进行的这项研究涉及研究聚变发电厂的物理基础。像太阳一样，这种植物旨在通过原子核的聚变产生能量。IPP 的研究是欧洲融合计划的一部分。IPP 拥有约 1,100 名员工，是欧洲最大的聚变研究中心之一。