重磅！2025年1月，西班牙塞維利亞大學和美國普林斯頓等離子體物理實驗室合作的全新"人造太陽"裝置SMART，已經產生第一束等離子體。這個成就不僅標誌着人類在追求清潔無限能源的道路上又邁出了關鍵一步，更重要的是，它可能會徹底改變我們對核聚變反應堆的設計理念！

那麼，這個被稱爲SMART的裝置究竟有什麼特別之處？爲什麼科學家們認爲它可能引發核聚變領域的一場革命？

一個大膽的設想

故事要從一個看似瘋狂的想法說起。

在傳統的託卡馬克核聚變裝置中，科學家們一直在努力讓等離子體保持"D"字形的截面。這個形狀被認爲是最穩定的——就像建築中的拱門一樣，能夠承受巨大的壓力。全球目前所有的託卡馬克裝置都是這種設計。

但西班牙的研究團隊卻提出了一個令人驚訝的設想：如果我們把這個"D"字形翻轉過來會怎麼樣？

這個看似簡單的想法，卻蘊含着驚人的智慧。

顛覆性的創新

SMART裝置是全球第一臺負三角度託卡馬克裝置，其與衆不同之處在於它結合了三項革命性的技術：

1. 球形託卡馬克設計，讓裝置更加緊湊

2. 負三角度等離子體構型，提供更好的穩定性

3. 高磁場技術，增強約束能力

特別是那個"翻轉的D"—— 也就是負三角度設計，被認爲將帶來意想不到的好處：它可以抑制等離子體中的不穩定性，防止高溫粒子逃逸，同時還能更好地分散熱量。這就像是發現了一個物理學上的"逆向思維"！

因爲等離子體的穩定是核聚變關鍵中的關鍵！勞森判據——核聚變三重積中的等離子體密度和溫度都受限於裝置設計，無法無限度提升，而約束時間，也就是等離子體穩定性理論上沒有上限，約束時間越長，發生核聚變的可能性就越大。

驚人的合作

但要實現這個大膽的設想並非易事。這項研究得到了美國普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)的鼎力支持。雙方科學家通力合作，開發了一系列先進的診斷系統，就像給這個"人造太陽"裝上了精密的"眼睛"和"傳感器"，來驗證這種設計是不是真的可以讓等離子體更穩定。

突破性的時刻

終於，在2025年1月的一個激動人心的時刻，SMART裝置產生了第一束受控的等離子體。當項目首席研究員曼努埃爾·加西亞·穆尼奧斯教授看到那束粉紅色的等離子體光芒時，激動地說：這是整個團隊的重要成就，我們正在進入SMART的運行階段，或將徹底改變遊戲規則。

未來的期待

但這僅僅是開始。SMART計劃分三個階段推進：

第一階段：僅使用歐姆加熱，電流10萬安培，磁場強度0.1特斯拉。

第二階段：引入中性束注入加熱，電流20-50萬安培，磁場強度0.4特斯拉。

第三階段：提升所有參數，向更高性能邁進，電流大於50萬安培，磁場強度1特斯拉。

革命性的影響

那麼，SMART的成功會給核聚變研究帶來什麼影響呢？答案令人振奮：如果負三角度設計真的如預期那樣有效，它可能會徹底改變未來核聚變電站的設計方案。這意味着我們可能離實現經濟可行的核聚變發電又近了一步！

正如項目聯合首席研究員埃莉諾拉·維澤爾教授所說：SMART已經在全世界引起了巨大的興趣。確實，這個創新性的設計可能會成爲核聚變研究的一個重要轉折點。

在人類追求清潔能源的征程中，SMART的誕生無疑是一個令人振奮的里程碑。它告訴我們，有時候，最偉大的突破可能來自於最簡單的逆向思維。而現在，這個"顛倒的D"可能會幫助我們更快地實現核聚變的終極夢想。

讓我們拭目以待，看這個新型的"人造太陽"會給人類帶來怎樣的驚喜！

相關研究2024年11月7日發表在《核聚變》(Nuclear Fusion)雜誌上。

參考文獻：

“Performance prediction applying different reduced turbulence models to the SMART tokamak” by D.J. Cruz-Zabala, M. Podestà, F. Poli, S.M. Kaye, M. Garcia-Munoz, E. Viezzer and J.W. Berkery, 7 November 2024, Nuclear Fusion. DOI: 10.1088/1741-4326/ad8a70