界面新聞記者 ｜ 戴晶晶

全球核聚變產業(yè)又有新突破。

12月1日，歐洲聚變能組織(F4E)發(fā)布消息稱，歐洲和日本共同建造和運營的核聚變反應堆JT-60SA投入運行。

JT-60SA為托卡馬克裝置，位于日本量子科學技術研究開發(fā)機構（QST）那珂研究所，高15.5米，可以容納135立方米的等離子體。在國際熱核聚變實驗堆(ITER)建成之前，它是目前全球最大的核聚變反應堆。

歐盟能源委員卡德里·西姆森(Kadri Simson)在啟動儀式上表示，JT-60SA是“世界上最先進的托卡馬克”，其啟動運行是“核聚變歷史上的一個里程碑”。

“該裝置將使我們離聚變能更近一步。”JT-60SA項目副負責人薩姆·戴維斯(Sam Davis)稱。

核聚變是指輕原子核（例如氘和氚）結合成較重原子核，同時放出巨大能量的過程，其原材料資源豐富，且無污染排放。因此可控核聚變被一直認為是人類解決能源問題的重要出路，視為人類“終極能源”。

當前可控核聚變技術路線主要有三種，分別為重力場約束核聚變、激光慣性約束核聚變和磁約束核聚變。其中，磁約束核聚變目前研究的裝置包括托卡馬克、仿星器、反向場箍縮及磁鏡等。

托卡馬克被譽為“人造太陽”，其裝置的中央是一個環(huán)形的真空室，外面纏繞著線圈，在通電時內部會產生巨大的螺旋形磁場，將其中的等離子體加熱到很高的溫度，以達到核聚變的目的。

JT-60SA的工作始于2007年，于2020年完成組裝，是歐盟和日本之間的《更廣泛的方法協(xié)議》(Broad Approach Agreement)下的成果。該協(xié)議旨在通過各種項目促進核聚變技術的發(fā)展。

F4E表示，該項目建設階段的總成本估計為5.6億歐元（約合人民幣43億元）。

今年10月，JT-60SA在試驗運行時，首次產生了核聚變必需的等離子體。

JT-60SA又被稱為ITER的衛(wèi)星(satellite)托卡馬克項目，意圖通過一個互補的研究和開發(fā)計劃，來支持ITER和其他聚變裝置的運行。

ITER是目前世界規(guī)模最大、影響最深遠的國際大科學工程，聯合中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國七方共同參與建造。中國于2006年正式簽約加入該計劃。

不同于ITER計劃聚變氘和氚，JT-60SA只使用氫和氘開展離子體控制實驗，目標是將氣體加熱到2億攝氏度成為等離子體，再使用由28個超導線圈組成的強大磁鐵系統(tǒng)將等離子體限制約100秒。

F4E資料顯示，JT-60SA將具有這樣的性能——如果使用氘和氚，可以使其達到或超過“收支平衡”，即聚變反應釋放的功率，將等于或超過加熱功率。

不過，QST項目負責人表示，JT-60SA還需要兩年才能產生有意義的物理實驗所需的持久等離子體。

中國目前已運行全球首個全超導托卡馬克EAST裝置。

今年4月12日21時，EAST裝置實現了高功率溫度下穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模式等離子體運行403秒，創(chuàng)造了托卡馬克裝置穩(wěn)態(tài)高約束模運行新的世界紀錄。

去年12月5日，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）科學家首次成功在核聚變實驗中實現“凈能量增益（Net Energy Gain）”，即受控核聚變反應產生的能量超過驅動反應發(fā)生的激光能量（Q>1），這一時刻被稱為“聚變點火”。

不同于托卡馬克，美國的設施采用慣性約束聚變技術路線，即用超大功率激光器產生激光束，射向一個含氘氚的氫球形靶丸上使其崩潰，并產生1億攝氏度左右的高溫，從而觸發(fā)氫原子聚變，釋放大量能量。

今年7月和10月，LLNL累計三次重現了聚變點火。