你知道这是什么吗？仔细看，仔细听……说出来你可能不敢相信，恭喜你！看到了传说中的人造太阳核聚变火焰，听到了氘氚粒子融合成氦的狂暴声音，相信绝大多数人可能还是第一次看到，第一次听到，就问你激动不激动？但你看到的也是这个装置最后的辉煌了，你见证的是一段历史的结束，别担心，没有发生爆炸，装置也没有被摧毁，但它即将用16年的时间来拆毁，感觉有点奇葩啊，为什么要拆16年呢？这是去年10月3日，世界上最强大的托卡马克装置之一，英国牛津郡卡勒姆核聚变中心的欧洲联合环状反应堆（JET）最后一次氘氚聚变实验的内部情形，到12月18日整个实验全部结束，JET已宣布退役，永久关闭。
就是在最后这一次实验中，科学家们干了一件以前想干但却不敢干的事情，让JET创造了一个新的世界纪录，它用0.21毫克的燃料，维持了5.2秒的核聚变反应，产生了69兆焦耳的能量，打破了它自己2021年创造的59兆焦耳的核聚变装置最大输出能量纪录。
69兆焦尔相当于19.2兆瓦的电力输出，英国原子能管理局的米哈伊尔·马斯洛夫称，这可以同时为12,000个家庭供电5秒钟。
那么这个能量究竟是多少呢？这0.21毫克燃料产生的能量，相当于16.5公斤TNT炸药爆炸释放的能量，或者是2公斤煤炭完全燃烧产生的能量，是不是不明觉厉？不过它未能打破核聚变Q值纪录，也就是输出能量和输入能量之比。
Q值纪录是美国国家点火装置去年创造的，1.89，但输出能量只有3.88兆焦，不过两个装置路线不同，JET是磁约束托卡马克，而国家点火装置是惯性约束激光点火。
然而JET却保持着磁约束的Q值世界纪录0.67，而这一纪录早在1997年就实现了，迄今没有任何托卡马克装置能够打破。
核聚变简单来说，就是你要想办法让两个原子挤在一起，融合成一个原子，由于会损失约0.7%的质量，因而会根据爱因斯坦的质能方程，释放出质量乘以光速平方的巨大能量，你可以脑补一下，光速就已经不得了了，再平方一下那还得了！但说起来容易，做起来却比登天还难，你拿两个磁铁，把它们相同的磁极完全靠拢试试？原子的合并就是原子核的合并，而原子核带正电，会像同磁极一样互相排斥，不同的是，你非要把同磁极硬挤压在一起，它们最终会碎裂或消磁，而原子核中有一种力叫强力，只是作用范围极短，如果你把两个原子核挤压到强力的作用范围，它们就会瞬间改变主意，融合在一起，核聚变也就发生了，这就是俗话没说的，强扭的瓜更甜。
托卡马克就是人类制造出来强扭瓜的，它用磁场把核燃料约束起来，不断加热形成高温等离子体，粒子就在里面瞎碰乱撞，只要温度足够高，密度足够大，维持时间足够长，总有一些粒子会撞到强力作用范围内，成为幸福的一家人，释放出“爱情”的激烈火花，我们就可以用它们的“爱”来发电了。
JET就是这样的装置，它于1983年建成，是第一个用氘氚燃料运行的反应堆，1997年输入24兆瓦时，创下了最接近收支平衡的Q值纪录0.67，产生了16兆瓦时的能量。
那么为什么这几十年来，全世界那么多国家，建了那么多托卡马克装置，都没有打破这个Q值纪录呢？因为这实在太难了！我前面说的温度要足够高，密度要足够大，维持时间要足够长，也就是所谓的核聚变三重积，时间×温度×密度要达到约3.5×10^28 K·秒/立方米，才可能取得收支平衡，而目前最大的托卡马克三重积纪录，是1996年日本的JT-60创造的1.77×10^28 K·秒/立方米，还差了整整一半。
而且这三个条件是相辅相成的，不是一味地提高其中一个、两个就能成功，比如温度和密度就是相反的，你把等离子体温度升高，密度就会降低，因为你磁场是一定的，粒子就会向外飞，甚至撞到腔壁上，温度就会下降，或者约束不好失控，等离子体也就散了，维持时间也就结束了。
所以还有两个纪录，一个是最高温度纪录，来自美国的TFTR和日本的JT-60，分别在1995年和1996年达到5.1亿度和5.22亿度，中国的东方超环2021年5月实现了1.2亿度101.2秒的约束时间，12月实现1056秒的最长约束时间纪录，但温度只有7000万度。
一些人甚至担心，这个三重积可能根本就是无法达到的，比如密度是和体积成反比的，而体积和半径的三次方成正比，这意味着随着温度升高，等离子体半径稍微扩大一点，密度就会急剧下降，这还怎么三重积呢？所以需要建造磁场越来越强的托卡马克装置，国际热核聚变装置（ITER）就是这样设计出来的，等离子体大半径6.2m，小半径2.0m，远超目前的任何托卡马克装置，目标是将10亿度的等离子体维持500秒以上，输入50兆瓦，产生500兆瓦的核聚变能量，也就是1800兆焦耳，相当于现在JET最后一个纪录的26倍，Q值等于10。
ITER预计在2025年建成并运行第一个等离子体，2035年开始全氘氚实验，如果三重积真的是无法达到的，那么这几百亿美元，人类历史上第二大合作典范，第一大是国际空间站，也就打水漂了，我们的人造太阳终极能源梦就可能彻底熄火。
所以欧洲对此也是焦心如焚，想方设法压榨JET的残余价值，因而在最后一次实验中，干了一件以前从来不敢干的事情。
我们都知道JET是D形托卡马克，也就是磁铁形状是D形而不是圆形或椭圆形，等离子体的截面看起来也是D形，这是普林斯顿大学研究出来的，被称为普林斯顿D线圈，认为D形磁铁会让张力更平衡，等离子体可以更好地抵抗垂直磁场扰动，减少垂直磁场的约束要求，从而更稳定，并且D形截面结构相对简单，容易制造和维护，所以后来的托卡马克基本都是这种形状，日本JT-60，美国TFTR，中国东方超环，乃至最大的大Boss国际热核聚变装置ITER，都是D形线圈。
欧洲最后一次干了什么不敢干的事呢？他们把等离子体形状变成了反D形，也就是“ꓷ”形，由于腔壁不是为这种形状设计的，而等离子体温度上亿度，这意味着有可能会对腔壁造成损伤，通过这种测试，他们可以获得更多等离子体边缘稳定性的数据，从而防止能量爆发到达腔壁，为未来ITER运行中保护腔壁提供参考。
简而言之，就是这个东西反正要拆了，最后一次大家就放飞自我吧，坏了就坏了，反正也不会爆。
那么为什么只维持了5秒的核聚变呢？因为磁场线圈设计就是这样的，超过就会导致磁铁过热，我估计甚至可能导致烧毁，不知道都是最后一次了，为什么不干脆完全放飞自我呢？是不是过热就自动停止了呢？然后就是JET的退役计划看起来也很奇葩，要用16年的时间慢慢拆，边拆边看ITER的实验，然后从中寻找一些有价值的东西，比如等离子体与内壁是如何相互作用的，高能中子辐照下的材料性能，影响等离子体约束的因素等等，榨取它最后的剩余价值，这些都是未来研究和商业反应堆需要的重要信息，拆完了，ITER差不多也该出成果了。
当然，最主要的原因我估计可能还是JET太复杂、太庞大，几十年的实验下来，里面积累了大量放射性物质，具有很高的风险，需要各种创新的技术和设备，以及环评和许可等等，所以需要时间来慢慢拆。
最后是我以前制作的一个表格，比较了世界上曾经和正在运行的，6个主要托卡马克装置的参数和成就，可以看出JET迄今还是已建成装置中规模最大的，日本刚刚升级完成的JT-60SA和它规模差不多，也是设计为ITER做实验的，JET可以“拆”而瞑目了，放心地去吧，带着荣誉和成绩，如果未来人造太阳成功了，世界拥有了无尽的清洁能源，人们都会怀念你的。
