摘要：重磅！2025年1月，西班牙塞维利亚大学和美国普林斯顿等离子体物理实验室合作的全新"人造太阳"装置SMART，已经产生第一束等离子体。这个成就不仅标志着人类在追求清洁无限能源的道路上又迈出了关键一步，更重要的是，它可能会彻底改变我们对核聚变反应堆的设计理念！

重磅！2025年1月，西班牙塞维利亚大学和美国普林斯顿等离子体物理实验室合作的全新"人造太阳"装置SMART，已经产生第一束等离子体。这个成就不仅标志着人类在追求清洁无限能源的道路上又迈出了关键一步，更重要的是，它可能会彻底改变我们对核聚变反应堆的设计理念！

那么，这个被称为SMART的装置究竟有什么特别之处？为什么科学家们认为它可能引发核聚变领域的一场革命？

一个大胆的设想

故事要从一个看似疯狂的想法说起。

在传统的托卡马克核聚变装置中，科学家们一直在努力让等离子体保持"D"字形的截面。这个形状被认为是最稳定的——就像建筑中的拱门一样，能够承受巨大的压力。全球目前所有的托卡马克装置都是这种设计。

但西班牙的研究团队却提出了一个令人惊讶的设想：如果我们把这个"D"字形翻转过来会怎么样？

这个看似简单的想法，却蕴含着惊人的智慧。

颠覆性的创新

SMART装置是全球第一台负三角度托卡马克装置，其与众不同之处在于它结合了三项革命性的技术：

1. 球形托卡马克设计，让装置更加紧凑

2. 负三角度等离子体构型，提供更好的稳定性

3. 高磁场技术，增强约束能力

特别是那个"翻转的D"—— 也就是负三角度设计，被认为将带来意想不到的好处：它可以抑制等离子体中的不稳定性，防止高温粒子逃逸，同时还能更好地分散热量。这就像是发现了一个物理学上的"逆向思维"！

因为等离子体的稳定是核聚变关键中的关键！劳森判据——核聚变三重积中的等离子体密度和温度都受限于装置设计，无法无限度提升，而约束时间，也就是等离子体稳定性理论上没有上限，约束时间越长，发生核聚变的可能性就越大。

惊人的合作

但要实现这个大胆的设想并非易事。这项研究得到了美国普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的鼎力支持。双方科学家通力合作，开发了一系列先进的诊断系统，就像给这个"人造太阳"装上了精密的"眼睛"和"传感器"，来验证这种设计是不是真的可以让等离子体更稳定。

突破性的时刻

终于，在2025年1月的一个激动人心的时刻，SMART装置产生了第一束受控的等离子体。当项目首席研究员曼努埃尔·加西亚·穆尼奥斯教授看到那束粉红色的等离子体光芒时，激动地说：这是整个团队的重要成就，我们正在进入SMART的运行阶段，或将彻底改变游戏规则。

未来的期待

但这仅仅是开始。SMART计划分三个阶段推进：

第一阶段：仅使用欧姆加热，电流10万安培，磁场强度0.1特斯拉。

第二阶段：引入中性束注入加热，电流20-50万安培，磁场强度0.4特斯拉。

第三阶段：提升所有参数，向更高性能迈进，电流大于50万安培，磁场强度1特斯拉。

革命性的影响

那么，SMART的成功会给核聚变研究带来什么影响呢？答案令人振奋：如果负三角度设计真的如预期那样有效，它可能会彻底改变未来核聚变电站的设计方案。这意味着我们可能离实现经济可行的核聚变发电又近了一步！

正如项目联合首席研究员埃莉诺拉·维泽尔教授所说：SMART已经在全世界引起了巨大的兴趣。确实，这个创新性的设计可能会成为核聚变研究的一个重要转折点。

在人类追求清洁能源的征程中，SMART的诞生无疑是一个令人振奋的里程碑。它告诉我们，有时候，最伟大的突破可能来自于最简单的逆向思维。而现在，这个"颠倒的D"可能会帮助我们更快地实现核聚变的终极梦想。

让我们拭目以待，看这个新型的"人造太阳"会给人类带来怎样的惊喜！

相关研究2024年11月7日发表在《核聚变》(Nuclear Fusion)杂志上。

参考文献：

“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

来源：老尹的科学课堂