德国仿星器创聚变三重积纪录

德国的Wendelstein 7-X——世界上最大的仿星器型聚变装置——在聚变物理学的一个关键参数上创造了世界纪录：三重积。这一数值现已超过托卡马克装置在长等离子体持续时间上的纪录。在5月22日结束的最新实验活动中，来自欧洲和美国的研究人员实现了这一关键聚变参数的新峰值（通过将燃料密度、燃料温度和约束时间相乘计算得出），持续了43秒。尽管这一成就超过了托卡马克在长等离子体持续时间上的纪录，但托卡马克仍然是短等离子体时间段的纪录保持者。

马克斯·普朗克等离子体物理研究所（IPP）表示，长脉冲三重积世界纪录的实现得益于位于格赖夫斯瓦尔德的欧洲Wendelstein 7-X团队与美国合作伙伴的紧密协作。新型颗粒注入器在其中发挥了关键作用，它将冷冻氢颗粒注入等离子体，通过持续补充燃料实现长等离子体持续时间。美国能源部Oak Ridge美国国家实验室开发了这一独特的注入器，并成功在Wendelstein 7-X上投入运行。

在创纪录的实验中，约90个尺寸约为一毫米的冷冻氢颗粒在43秒内被注入等离子体，同时强大的微波加热等离子体。加热与颗粒注入的精确协调对实现加热功率与燃料供应之间的最佳平衡至关重要。关键是首次以可变的预设脉冲速率操作颗粒注入器——这一方案执行得极为精准。这种方法对未来聚变反应堆具有直接意义，并可能将等离子体持续时间延长至数分钟。

在创纪录的实验中，等离子体温度升至超过2000万摄氏度，峰值达到3000万摄氏度。用于计算三重积的测量数据中，普林斯顿等离子体物理实验室提供的X射线光谱仪用于离子温度诊断，而必要的电子密度数据来自IPP全球独有的干涉仪。用于三重积计算的能量约束时间也通过IPP开发的诊断工具确定。

Wendelstein 7-X运行负责人兼IPP格赖夫斯瓦尔德仿星器动力学与输运团队负责人Thomas Klinger表示：“新纪录是国际团队的重大成就，令人印象深刻地展示了Wendelstein 7-X的潜力。在长等离子体脉冲中将三重积提升至托卡马克水平，标志着通往具有发电能力的仿星器的又一重要里程碑。”

在最新实验活动中，能量转换率提升至1.8千兆焦耳（持续6分钟）。2023年2月的纪录为1.3千兆焦耳。能量转换率通过注入加热功率与等离子体持续时间的乘积计算。

Wendelstein是一种仿星器聚变反应堆，与托卡马克聚变反应堆（如英国的联合欧洲环或法国在建的Iter装置）不同。托卡马克基于均匀的环形形状，而仿星器将其扭曲为8字形。这解决了托卡马克面临的磁场线圈在环形外侧密度不足的问题。

Wendelstein 7-X不会用于发电，但其使命是证明仿星器是否适合作为发电厂。它将展示仿星器能够连续运行的能力，而托卡马克在不使用辅助设备的情况下只能脉冲运行。