全球最大「人造太阳」JET 创新世界纪录，这一突破具有哪些意义？
巨型托卡马克装置 JET（Joint European Torus）最近刷新了一项重要世界纪录，在一次实验中成功释放了 69 兆焦耳（MJ）的聚变能量，这不仅是其自身创造纪录的延续，更是全球核聚变研究领域迈出的坚实一步。这项成就背后蕴含着深远的意义，它不仅是技术上的飞跃，更关乎我们对未来能源格局的设想，以及人类应对气候变化挑战的潜力。
首先，JET 的纪录突破是聚变能源实用化进程中的一个里程碑。 聚变能源，也就是模仿太阳产生能量的原理，被誉为“终极能源”。它具有能量密度高、几乎取之不尽、污染小、放射性废料少等显著优点。然而，要实现可控的核聚变，让它释放出的能量大于输入能量，并能稳定地持续产生，是科学家们数十年来的追求。JET 此次创造的 69 兆焦耳纪录，是在其先前 59 兆焦耳纪录的基础上再次提升，并且是使用与未来商业聚变反应堆相似的燃料（氘和氚）实现的。这表明我们对约束等离子体、加热等离子体以及从等离子体中提取能量的技术理解正在不断深化，离“点火”（产生净能量输出）的目标又近了一步。
具体来说，这项成就的意义体现在几个关键方面：
验证了托卡马克装置作为聚变反应堆的可行性： 托卡马克是一种磁约束聚变装置，通过强大的磁场将高温等离子体约束在一个环形区域内，以达到聚变所需的极端条件。JET 作为目前世界上最大的托卡马克装置之一，其一次又一次的成功运行和纪录刷新，为国际热核聚变实验堆（ITER）和其他托卡马克项目提供了宝贵的工程和物理数据。ITER 是目前全球最大的聚变能研究项目，其目标是在一定时间内产生超过输入能量 10 倍的聚变能。JET 的经验直接为 ITER 的设计和运行提供了重要的借鉴，降低了 ITER 在实际操作中可能遇到的风险。
提升了等离子体约束和控制的水平： 要实现聚变，需要将燃料加热到上亿摄氏度，此时燃料以等离子体的形式存在。如何有效地约束和控制如此高温的等离子体，防止它与装置的内壁接触而冷却或损坏，是聚变研究的核心难题。JET 在这次实验中，成功地将等离子体维持了相当长的时间，并在极端的条件下保持了其稳定性和密度。这背后是先进的磁场配置、冷却系统、诊断技术以及实时控制策略的综合运用。这些技术上的进步，为未来更大型、更复杂的聚变反应堆的设计提供了坚实的基础。
积累了宝贵的运行经验和数据： JET 已经运行了三十多年，是世界上运行时间最长、实验数据最丰富的聚变装置之一。每一次实验，尤其是在创纪录的实验中，都会产生海量的物理和工程数据。这些数据对于科学家们理解等离子体行为、优化运行参数、验证理论模型至关重要。此次 69 兆焦耳的突破，是多年来无数次实验、改进和分析的结晶，它将帮助科学家们更好地预测和控制未来聚变反应堆的性能，解决可能出现的新的技术难题。
加速了对氚燃料的处理和循环的理解： JET 此次实验使用了氘和氚的混合燃料。氚是一种放射性同位素，其供应量相对有限，且具有一定的放射性。因此，未来商业聚变反应堆需要高效地“增殖”（生产）氚，并将其有效循环利用。JET 在使用混合燃料运行的过程中，也收集了关于氚注入、处理和安全性的重要数据。这些数据对于设计和运行ITER以及未来的实际发电厂至关重要，有助于我们理解如何安全、可持续地利用氚。
为商业聚变反应堆的开发奠定了基础： 虽然 JET 本身不是一个商业发电厂，它是一个实验装置，但它的成功运行展示了实现聚变能源的潜力。它告诉我们，人类有能力在地面上创造出类似太阳内部的条件，并从中获取能量。这极大地增强了对聚变能源作为未来清洁、可持续能源解决方案的信心。许多私人公司和国家都在积极推进自己的聚变项目，JET 的突破无疑为这些努力注入了新的动力和信心。
更宏观的意义在于：
应对气候变化的有力武器： 随着全球气候变化日益严峻，寻找可靠、清洁的能源成为当务之急。聚变能源一旦成熟，将是一种近乎无限的能源，其碳排放为零，并且不会产生长寿命的放射性废料，这将彻底改变我们对能源生产和消费的认知，为解决气候危机提供一个强大的工具。
能源独立和地缘政治稳定： 许多国家目前依赖化石燃料进口，这带来了能源安全和地缘政治上的挑战。如果聚变能源能够广泛应用，各国可以利用本土的资源（如海水中的锂）来生产燃料，实现真正的能源独立，从而减少国际冲突和不确定性。
推动科学和技术进步： 聚变研究是一项高度复杂的科学和工程挑战，它需要跨学科的合作，并推动了许多相关技术的发展，例如超导材料、高性能计算、先进材料科学、等离子体物理学等。JET 的成功不仅是聚变领域的突破，也是对更广泛科学技术领域的激励。
当然，我们也必须清醒地认识到，聚变能源的商业化应用仍然面临许多挑战，例如如何将能量持续、高效地提取出来，如何降低建设和运行成本，如何确保长期运行的可靠性和安全性等。JET 的纪录是一个重要的信号，表明我们在通往解决这些挑战的道路上取得了显著进展，但距离真正的“点火”和商业发电还有一段距离。
总而言之，JET 创下的 69 兆焦耳聚变能量纪录，不仅是其自身辉煌历史的新篇章，更是人类在追寻清洁、可持续能源道路上一次意义深远的跨越。 它汇聚了全球智慧和努力，为我们描绘了一个更美好的能源未来，一个摆脱化石燃料依赖、拥有取之不尽用之不竭能源的未来。这项突破的价值，将随着时间的推移和聚变技术的进一步发展而更加彰显。
首先，JET 的纪录突破是聚变能源实用化进程中的一个里程碑。 聚变能源，也就是模仿太阳产生能量的原理，被誉为“终极能源”。它具有能量密度高、几乎取之不尽、污染小、放射性废料少等显著优点。然而，要实现可控的核聚变，让它释放出的能量大于输入能量，并能稳定地持续产生，是科学家们数十年来的追求。JET 此次创造的 69 兆焦耳纪录，是在其先前 59 兆焦耳纪录的基础上再次提升，并且是使用与未来商业聚变反应堆相似的燃料（氘和氚）实现的。这表明我们对约束等离子体、加热等离子体以及从等离子体中提取能量的技术理解正在不断深化，离“点火”（产生净能量输出）的目标又近了一步。
具体来说，这项成就的意义体现在几个关键方面：
验证了托卡马克装置作为聚变反应堆的可行性： 托卡马克是一种磁约束聚变装置，通过强大的磁场将高温等离子体约束在一个环形区域内，以达到聚变所需的极端条件。JET 作为目前世界上最大的托卡马克装置之一，其一次又一次的成功运行和纪录刷新，为国际热核聚变实验堆（ITER）和其他托卡马克项目提供了宝贵的工程和物理数据。ITER 是目前全球最大的聚变能研究项目，其目标是在一定时间内产生超过输入能量 10 倍的聚变能。JET 的经验直接为 ITER 的设计和运行提供了重要的借鉴，降低了 ITER 在实际操作中可能遇到的风险。
提升了等离子体约束和控制的水平： 要实现聚变，需要将燃料加热到上亿摄氏度，此时燃料以等离子体的形式存在。如何有效地约束和控制如此高温的等离子体，防止它与装置的内壁接触而冷却或损坏，是聚变研究的核心难题。JET 在这次实验中，成功地将等离子体维持了相当长的时间，并在极端的条件下保持了其稳定性和密度。这背后是先进的磁场配置、冷却系统、诊断技术以及实时控制策略的综合运用。这些技术上的进步，为未来更大型、更复杂的聚变反应堆的设计提供了坚实的基础。
积累了宝贵的运行经验和数据： JET 已经运行了三十多年，是世界上运行时间最长、实验数据最丰富的聚变装置之一。每一次实验，尤其是在创纪录的实验中，都会产生海量的物理和工程数据。这些数据对于科学家们理解等离子体行为、优化运行参数、验证理论模型至关重要。此次 69 兆焦耳的突破，是多年来无数次实验、改进和分析的结晶，它将帮助科学家们更好地预测和控制未来聚变反应堆的性能，解决可能出现的新的技术难题。
加速了对氚燃料的处理和循环的理解： JET 此次实验使用了氘和氚的混合燃料。氚是一种放射性同位素，其供应量相对有限，且具有一定的放射性。因此，未来商业聚变反应堆需要高效地“增殖”（生产）氚，并将其有效循环利用。JET 在使用混合燃料运行的过程中，也收集了关于氚注入、处理和安全性的重要数据。这些数据对于设计和运行ITER以及未来的实际发电厂至关重要，有助于我们理解如何安全、可持续地利用氚。
为商业聚变反应堆的开发奠定了基础： 虽然 JET 本身不是一个商业发电厂，它是一个实验装置，但它的成功运行展示了实现聚变能源的潜力。它告诉我们，人类有能力在地面上创造出类似太阳内部的条件，并从中获取能量。这极大地增强了对聚变能源作为未来清洁、可持续能源解决方案的信心。许多私人公司和国家都在积极推进自己的聚变项目，JET 的突破无疑为这些努力注入了新的动力和信心。
更宏观的意义在于：
应对气候变化的有力武器： 随着全球气候变化日益严峻，寻找可靠、清洁的能源成为当务之急。聚变能源一旦成熟，将是一种近乎无限的能源，其碳排放为零，并且不会产生长寿命的放射性废料，这将彻底改变我们对能源生产和消费的认知，为解决气候危机提供一个强大的工具。
能源独立和地缘政治稳定： 许多国家目前依赖化石燃料进口，这带来了能源安全和地缘政治上的挑战。如果聚变能源能够广泛应用，各国可以利用本土的资源（如海水中的锂）来生产燃料，实现真正的能源独立，从而减少国际冲突和不确定性。
推动科学和技术进步： 聚变研究是一项高度复杂的科学和工程挑战，它需要跨学科的合作，并推动了许多相关技术的发展，例如超导材料、高性能计算、先进材料科学、等离子体物理学等。JET 的成功不仅是聚变领域的突破，也是对更广泛科学技术领域的激励。
当然，我们也必须清醒地认识到，聚变能源的商业化应用仍然面临许多挑战，例如如何将能量持续、高效地提取出来，如何降低建设和运行成本，如何确保长期运行的可靠性和安全性等。JET 的纪录是一个重要的信号，表明我们在通往解决这些挑战的道路上取得了显著进展，但距离真正的“点火”和商业发电还有一段距离。
总而言之，JET 创下的 69 兆焦耳聚变能量纪录，不仅是其自身辉煌历史的新篇章，更是人类在追寻清洁、可持续能源道路上一次意义深远的跨越。 它汇聚了全球智慧和努力，为我们描绘了一个更美好的能源未来，一个摆脱化石燃料依赖、拥有取之不尽用之不竭能源的未来。这项突破的价值，将随着时间的推移和聚变技术的进一步发展而更加彰显。
网友意见
昨天听了JET的报告，就简单说一下吧。
进展肯定是有的，但不是那种颠覆性的突破，毕竟JET在九十年代就做过一轮氘氚实验了。虽然这二十多年里装置进行了不少改进，但装置还是老装置，也没办法用这套骨架搞出ITER等级的成果。
媒体宣传比较多的是59MJ和11MW这两个数据（相比于此前的22MJ和4.5MW都翻了三倍左右），但这两个数据本身并没有初看上去那么亮眼。由于辅助加热功率提高了不少，对发电来说最重要的Q值其实没什么提升。实际上聚变功率11MW的放电里辅助加热功率超过了30MW，所以Q应该在0.3~0.4的范围内，还不如上一轮实验中的纪录。
不过这虽然不是个足以被称为“突破”的乐观结果，也肯定不是什么“证明了聚变能的Q值就是很低”的悲观结果，实际上它更接近一个相对乐观的稳健结果。JET的尺寸也就是ITER的一半，肯定不会达到后者那种约束水准，这一轮氘氚实验的主要目的估计是
- 二十多年没人做过氘氚实验，科研人员都快换代了，总归要在ITER运转之前再熟悉一下流程
- 和1997年JET结束上一轮氘氚实验时相比，对ITER的设计因为理论和工程方面的进展有了不小的改变，所以需要新的实验为这个2025年才能放电的ITER（而不是当时设想的会在2005年左右放电的ITER）做一些新的物理研究
而这一轮实验也圆满完成了上述两个目标。进行这次实验时JET的第一壁材料和1997年已经不同，从当时的石墨换成了现在的钨合金，与如今的ITER设计相同，用于等离子体诊断的设备也远比当时更加先进。在JET的这一轮实验开始之前，研究人员基于现有的等离子体模型对氘氚等离子体在如今经过了改造后的JET中的参数进行了预测，而这一轮实验的结果也基本符合此前做出的预测。这种对预期的符合意味着此前的等离子体模型得到了部分验证，而考虑到如今的ITER设计正是基于这些模型，这一轮氘氚实验的结果进一步降低了日后ITER上的不确定性。
更高的聚变功率相对可喜，Q值的稳定证明了这不是什么颠覆性的大进展，而与理论预期的符合证明了人类的聚变研究正在稳步推进。
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