43秒奇跡：全球最強仿星器Wendelstein7-X刷新可控核聚變紀錄

IT之家 6 月 6 日消息，科技媒體 phys 于 6 月 3 日發布博文，報道稱全球最強大的恒星仿真器（stellarator）型核聚變裝置 Wendelstein 7-X（簡稱 W7-X）于 5 月 22 日，在德國格賴夫斯瓦爾德的馬克斯?普朗克等離子體物理研究所（IPP）完成了最新實驗活動。

在歐美科學家的通力合作下，W7-X 在核聚變物理的關鍵參數“三重乘積”（triple product）上創下世界紀錄，超越了以往托卡馬克（tokamak）裝置在長時間等離子體維持方面的表現。

IT之家注：三重乘積（triple product）是指在核聚變反應中，等離子體的密度（n）、溫度（T）和約束時間（τ）三者的乘積，是核聚變反應達到“點火”狀態的關鍵指標，點火狀態指的是反應能夠自維持而不需要外部能量輸入。

在 5 月 22 日結束的 OP 2.3 實驗活動中，W7-X 國際團隊在長時間等離子體放電中取得了三重乘積的世界紀錄。當天，他們將這一關鍵聚變參數維持在巔峰值長達 43 秒，超越了托卡馬克裝置在類似時間段內的最佳表現。

盡管日本的 JT60U 和歐洲的 JET 等托卡馬克裝置在短時間放電中仍保持領先，但 W7-X 在長時間等離子體維持上的突破尤為重要。IPP 運營負責人 Thomas Klinger 教授表示，這一成就顯著展示了 W7-X 的潛力，是邁向電站級恒星仿真器的重要一步。

該紀錄的背后，其中一項關鍵，就是美國能源部橡樹嶺國家實驗室（ORNL）研發的新型顆粒注入器（pellet injector），該設備通過向等離子體中持續注入毫米級的冷凍氫顆粒，實現長時間的燃料補給。

在實驗中，43 秒內注入了約 90 個氫顆粒，同時強大的微波加熱系統將等離子體溫度提升至超過 2000 萬攝氏度，峰值達 3000 萬攝氏度。此外，顆粒注入與加熱的精準協調，成為實現最佳能量平衡的關鍵。這一技術對未來聚變反應堆延長等離子體維持時間至數分鐘具有重要意義。

OP 2.3 活動中，W7-X 還取得了兩項重要突破：能量轉換量提升至 1.8 吉焦（GJ），超過 2023 年 2 月的 1.3 吉焦，略高于中國 EAST 托卡馬克的 1000 秒放電紀錄；等離子體壓力與磁場壓力的比值首次在全體積范圍內達到 3%，為未來電站所需的 4-5% 奠定基礎。