2022年2月9日，歐洲聯(lián)合核聚變實驗裝置（JET）的研究人員宣布，他們打破了生產(chǎn)可控聚變能量的紀(jì)錄。

據(jù)《科學(xué)》報道，JET曾在1997年產(chǎn)生約22 MJ聚變能量，創(chuàng)造了當(dāng)時的世界能源紀(jì)錄。此次JET在持續(xù)5 s的核聚變實驗中產(chǎn)生總共59 MJ的能量，大約是滿載半掛車以160 km/h行駛的動能的兩倍，大幅刷新其此前創(chuàng)造的紀(jì)錄。

然而，JET刷新紀(jì)錄并不意味著聚變發(fā)電將很快進(jìn)入電網(wǎng)，因為研究人員必須向反應(yīng)氣體中輸入大約3倍于反應(yīng)產(chǎn)生的能量。但這一結(jié)果讓他們對國際熱核聚變實驗堆（ITER）的設(shè)計更有信心。ITER是一個正在法國建設(shè)的巨型聚變反應(yīng)堆，預(yù)計其輸出能量至少是輸入能量的10倍。

長期以來，核聚變一直被視為一種未來綠色能源。但事實證明，生產(chǎn)凈能很難。比如，美國國家點火裝置通過192束匯聚的激光束加熱和粉碎微小燃料顆粒來觸發(fā)核聚變。

但JET和ITER代表了一種不同的方法，一種更適合于可持續(xù)能源生產(chǎn)的方法。它們都是托卡馬克裝置—— 一種利用磁約束來實現(xiàn)受控核聚變的環(huán)形裝置。

ITER是一個20 m寬的巨大托卡馬克裝置，容納的等離子體是JET的10倍。模型預(yù)測，更大的等離子體體積會使熱量更難逃逸，從而使聚變條件維持更長時間。由中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國出資250億美元建設(shè)的ITER預(yù)計2025年開始運作，要到2035年才能產(chǎn)生大量能量，屆時它將通過燃燒同位素氘和氚（D-T）產(chǎn)生能量。

JET的早期運行給ITER的設(shè)計者們上了重要一課。JET的等離子體操作專家Fernanda Rimini介紹，JET用碳做襯里，因為碳不易熔化。但事實證明，它“像海綿一樣吸收燃料”，因此，ITER設(shè)計者用鈹和鎢這兩種金屬代替。

然而，沒有人知道效果如何。這時JET成為了一個很好的測試平臺。從2006年開始，工程師們對其磁鐵、等離子加熱系統(tǒng)和內(nèi)壁進(jìn)行了升級，使其盡可能接近ITER。當(dāng)它在2011年重新啟動時，效果并不理想。

JET團(tuán)隊煞費苦心地搞清楚了效果差的原因。他們發(fā)現(xiàn)高能等離子體將鎢離子從內(nèi)壁擊落，使它們輻射能量并使等離子體釋放熱量。經(jīng)過研究，團(tuán)隊制定了一套應(yīng)對策略，通過在容器壁附近注入一層薄薄的氣體，如氮氣、氖氣或氬氣，冷卻等離子體的最外層邊緣，阻止離子撞擊鎢。

2021年9月，JET研究人員開始研究測試重新設(shè)計改造后的裝置能做什么。他們將燃料轉(zhuǎn)換為D-T。要想在真實的發(fā)電條件下進(jìn)行裝置測試，首先，他們必須恢復(fù)反應(yīng)堆的氚處理設(shè)施。當(dāng)時該設(shè)施已經(jīng)停用了20年。這些設(shè)施會從廢氣中提取未燃燒的氚和氘離子，并將其回收。

此次JET取得的成功為ITER鋪平了道路，表明其設(shè)計者在金屬選擇中的替換應(yīng)該會有效果。但用D-T燃料運行某種意義上對于JET來說是“絕唱”。JET運營負(fù)責(zé)人Joe Milnes表示，在關(guān)閉前，JET將從2022年年中到2023年底再進(jìn)行一次試驗運行。