如今,德国马克斯·普朗克研究所等离子物理所(MPIPP)的科学家们正准备重启经过改进的仿星器——仿星器(Stellarator)因模拟恒星(比如太阳)内部持续不断的核聚变反应而得名,是以磁场约束核聚变等离子体,稳定运行提供动力的实验装置。对于这次的实验,这些科学家表现得异常兴奋:为了这一天,他们等了五十年。 也正是由于仿星器的复杂程度,使得其成为了一项具备里程碑意义的、人类科学与工程学上的双重挑战。
太阳是地球万物生长的动力源泉,无时无刻不在向外释放着巨大的能量, 其能量仿佛取之不竭。人类也一直梦想能在地球上建立一个像太阳一样的超级能源。但即便是在科技高度发展的今天,这一目标依旧难以实现。太阳的能量来自于核聚变:氢离子在高温高压下发生反应,反应结果是产生一个氦核,放出一个中子,过程中伴随有大量能量的产生。在地球上若想实现核聚变,就必须模拟出与太阳类似的高温高压环境。为实现这一目标,科学家们建造了“磁瓶”为核聚变创造条件。
图丨工人在安装W7-X仿星器磁铁时的情形
然而,对于大多数人来说,提起核聚变的“磁瓶”,首先想到的是托卡马克(Tokamak),即环流器——这是一种长得像甜甜圈一样的装置,可以将等离子体束缚在一个环形管道内。
但事实上,托卡马克只是实现“磁瓶”的一种方式,另外一种更为复杂的方式是螺旋磁铁,以及介于托卡马克和螺旋磁铁之间的仿星器(stellarator)——这几类装置的目的都是为了束缚等离子体,而且这种束缚要足够强,可以将质子推的足够近。
这三类核聚变实验装置虽然都采用了一种“甜甜圈”构型,但却又有一些本质上的不同。虽然相比于托卡马克来说,仿星器有更好的束缚能力,但由于仿星器的磁场结构太过复杂,所以目前的实验中基本还是在使用托卡马克。