韩国“人造太阳”再创新高：1亿度高温稳态运行达48秒里程碑

4月15日消息，韩国的“聚变能探索之路再谱新篇章，其自主研发的超导托卡马克旗舰项目——KSTAR装置日前实现了前所未有的科学壮举。研究团队成功驾驭等离子体环流，将其温度推向惊人的1.8亿华氏度极限，折合约1亿摄氏度，并在此超高热状态下保持稳定运行长达48秒。

此举不仅刷新了KSTAR自身在2021年创下的31秒世界纪录，更是人类向可控核聚变能源商业化目标迈进的坚实一步。

这一突破标志着实现近乎无限清洁能源的道路上迈出了重要一步，虽然距离最终目标还有很长的距离。科学家们七十多年来一直在尝试利用核聚变为人类带来无限能源，这项技术模仿恒星内部的能量产生过程。核聚变通过在极高压强和极高温度下使氢原子融合成氦原子，实现能量的释放。恒星正是通过这种方式，将物质转化为光和热，产生巨大的能量，同时却不会产生温室气体或长寿命的放射性废料。

然而，复制恒星内核的条件绝非易事。目前最常见的聚变反应堆设计是托卡马克装置，其工作原理是将等离子体（物质的四种基本状态之一，由带正电的离子和带负电的自由电子组成）超热（superheating）并限制在一个甜甜圈形状的反应室中，利用强大的磁场进行约束。

据了解，让这些动荡的超高温等离子体稳定停留足够长的时间以实现核聚变一直是项艰巨的任务。苏联科学家纳坦·雅夫林斯基在 1958 年设计了第一个托卡马克装置，但迄今为止，没有人能够制造出产出能量多于消耗能量的聚变反应堆。

核聚变面临的主要障碍之一是如何处理达到聚变温度的等离子体。由于聚变反应堆需要比恒星内部自然发生的聚变环境低得多的压力，因此需要非常高的温度，通常要比太阳还要高。例如，太阳核心温度约为 2700 万华氏度 （1500 万摄氏度），但其压力大约相当于地球海平面大气压力的 3400 亿倍。

让等离子体达到这些温度相对容易，但难的是找到一种方法来控制它，使其既不会烧穿反应堆壁，又不会破坏聚变过程。这通常需要激光或磁场来约束。

为了延长等离子体的燃烧时间，科学家们改进了反应堆的一些设计，例如用钨代替碳来提高托卡马克偏滤器的效率，这些偏滤器可以去除反应堆中的热量和灰烬。

KSTAR 科学家们的目标是到 2026 年使反应堆将 1.8 亿摄氏度的高温持续保持 300 秒。这项纪录的取得也让韩国加入了世界各国核聚变竞赛的行列，其中包括由美国政府资助的国家点火装置（NIF），NIF 也曾因其反应堆核心在短时间内产生的能量超过输入能量而引发关注。

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