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德国的核融合装置测试成功！ 可望成为最有希望的干净能源

驾驭让太阳发光发热的巨大能量

时间在去年底，德国首次启动新型大规模核融合(nuclear fusion)反应炉，它成功地达到燃烧的高温形成封闭的氦电浆(helium plasma)。

自此之后，有一个大问题，这个装置会按照它应走的方向运作正常吗？当你在讨论一个机器可以维持控制核融合反应一整天这是相当重要的，感谢老天爷，答案是肯定的！

从美国和德国来的一组研究人员现已确认“文德尔施泰因 7-X”(Wendelstein 7-X ，W7-X) 仿星器（Stellarator）能够生产超级强大、弯曲和3D磁场，它的设计被预测为史无前例的精准(unprecedented accuracy)，研究人员发现错误值少于十万分之一。

研究人员在自然通讯(Nature Communications)线上期刊报告：“不管是从一个融合装置的完工后工程观点，还是磁性模型的测量成果来看，据我们所知道的，这个机器是史无前例的精准。”

这或听起来没那么令人兴奋，但是它非常重要，因为强大的磁场是唯一可以控制电浆的高温封闭持续足够久的时间让核融合反应。

核融合是这个世界大部份最有前途的干净能源之一，比海水再多一点，它可以用相同的核反应使太阳发光发热巨大能量。提供了无止尽的能源。

不像“核分裂”(nuclear fission)，它是由现在的核能电厂取得，需要进行将一个原子分裂成较小的中子和原子核，而“核融合”(nuclear fusion)是在极度高温下原子融合在一起产生巨大的能源，并且它不会有幅射废料或其它副产物。

基于太阳是无止尽的燃烧，核融合也有这样的潜能供应人类需要的无止尽能源，如果我们能够知晓如何驾驭核融合反应，那就妥当了。

那其实是相当大的”如果”，因为科学家处理这个问题已超过了六十年了，而我们离目标还有点距离。

主要的挑战是，为了达成控制核融合，我们必须再造太阳内部同样的条件，这意味着要建构一个机器能够生产和控制摄氏一亿度(华氏十亿度)的电浆气体封闭热点。

你可以想像的是，说的比做的容易，然而有许多全世界各地现在正在运转的核融合反应炉设计都在试图达到最佳的状态，W7-X是其中一个最有希望的达成目标的。

代替仅只是以2D磁场来控制电浆的方法，另外采用的是一般知道的“托卡马克装反应装置”(tokamak reactor)，这个仿星器是藉由制造弯曲以及3D磁场来运作。

这将使仿星器不需要任何电流便可以控制电浆，这是托卡马克装置依循的路径，产生的结果让仿星器更加稳定，因为它们可以持续运转，即便是内部工作环境的电流被中断。

至少，这是核融合反应装置设计的概念。

尽管事实倾向机器可以在去年十二月份成功地控制氦电浆，然而更多的挑战是今年二月的氢电浆，没有一台核融合装置的磁场实验实际展现应得的成果。

为了测量成果，一组来自美国能源部(US Department of Energy)以及德国的马克斯·普朗克等离子体物理学研究所(Max Planck Institute of Plasma Physic) 的研究人员，在反应炉装置内沿着封闭磁场注入电子束(electron beam)。

他们利用一个萤光棒，在磁场模型内横扫光线制造光源，你可以看到上图的结果，展示了应该要形成的弯曲磁场精确型态。

其中一位美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室带领的研究员Sam Lazerso说：“我们确信我们所建立的磁笼，运作成果和预期相同。”

尽管成功了，W 7-X并不准备从核融合中生产电力，它仅仅只是佐证它可以运转。

未来西元2019年，反应装置将会开始利用重氢元素(deuterium)而非氢元素(hydrogen)来制造机器实际的融合反应，然而它将无法生产比现在要求运转的更多能源。

这会是下一代仿星器希望可以克服的，研究员在新闻稿解释：“任务才刚开始。”

这并不是明天就会发生的事，然而对于核融合反应炉W 7-X正式可以和法国的“国际热核融合实验反应炉”(ITER tokamak reactor)媲美，两者同时都能够持续封闭足够长时间的电浆让核融合反应，这是令人激动的时期！

现在真正的问题来了，这些机器当中哪一台，会是第一个从核融合反应中带给我们有效电力的核融合装置？ 实在迫不及待想要知道！

这份研究已在自然通讯(Nature Communications)刊载。