“W7-X”仿星器磁场强度达设计峰值误差不到十万分之一

科技日报北京12月5日电 (记者聂翠蓉)美国能源部(DOE)普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)官网4日发布公告称,该实验室物理学家萨姆•拉泽尔松与德国科学家合作证实,核聚变装置代号“W7-X”的仿星器能产生与设计值完全一致的高强磁场。实验中获得的磁场强度偏离设计值的误差不到十万分之一,这一结果成为验证仿星器用作核聚变模型的关键一步。

仿星器概念最早于1951年由著名物理学家莱曼•斯皮策提出,从上世纪70年代开始,大多数核聚变研究聚焦于另一国际热核聚变装置——托卡马克。

两者都是将氘、氚原子注入反应堆密封装置再进行“点火”,但托克马克装置提供的是对称二维磁场,这种设计存在安全隐患,释放的强大磁场有可能击毁整个反应堆。而仿星器用弯曲的三维磁场将高温等离子体封闭,磁场完全来自外部线圈,不会出现突然中断的离子体电流,从而更加安全实用。

W7-X由德国马克斯普朗克等离子体物理研究所负责建成,是目前全世界最大、设计最复杂、“版本”最新的仿星器。PPPL是与德方合作的主要美方实验室,负责设计有5个谷仓门大的调整线圈,这些线圈能调控并测量W7-X的磁场强度。

拉泽尔松团队开展了其中一半验证W7-X磁场强度的实验。为测量磁场强度,他们沿着磁场线发射电子束,再用荧光棒切断磁场线,从而获得整个磁场表面的横截面。

拉泽尔松激动地说:“就我们所知,不论是核聚变装置还是磁场拓扑测量,之前都没有取得十万分之一这样高精确度匹配值。”

他们在发表于《自然•通讯》杂志上的论文中表示,等离子束理论和超强计算等技术为仿星器带来全新机遇,W7-X能否为“仿星器是提供核能的最适合概念”做出注解,再过几年,等离子体物理学会给出最终结论。