通用原子DIII-D：螺旋波电流驱动首次获实验证据

11 月 12 日消息，科技媒体 TechSpot 于 11 月 11 日发布博文称，美国通用原子公司研究团队在 DIII-D 国家聚变装置上首次拿到了“螺旋波电流驱动”（Helicon Current Drive）的明确实验证据。这为未来聚变反应堆长时间、稳态运行提供了一种新的技术选项。

据博文介绍，“螺旋波电流驱动”用射频电磁波在托卡马克等离子体中驱动电流，这项核聚变（也称“人造太阳”）技术早在上世纪 80 年代就已开始探索。

说白了，就是让一部分电子“顺着波冲浪”，形成定向运动，从而不必依赖中心螺线管的变压器效应来维持电流。它最吸引人的地方，是有望帮助未来聚变反应堆实现稳态运行。

在托卡马克里，等离子体电流是磁约束构型的关键一环。传统做法把等离子体当成变压器的次级线圈，靠中心螺线管中不断变化的磁通感应出电流。问题在于螺线管能提供的磁通变化量有限，这种办法没法无限期把放电维持下去。

“螺旋波电流驱动”瞄准的正是这个难点：天线向等离子体注入高频无线电波，把能量和动量交给电子，等于从外部持续“推”电子前进，帮着把电流建起来。

本次实验用的是兆瓦级螺旋波系统，一排“梳状线天线”依次振荡，把无线电波优先朝一个方向送入等离子体。速度合适的电子能像冲浪者那样从波中获取能量，形成定向运动。螺旋波不容易被电子过早吸收，因此有希望深入高温等离子体内部。

实验中，天线配备 30 个辐射单元，向等离子体输入频率 476 兆赫、功率约 370 千瓦的无线电波，持续 1 秒，在核心附近驱动出约 2 万安培电流。同等功率的微波加热对照实验没有出现相同效果，说明这一现象并非单纯由加热造成。

不过，新增电流只占实验等离子体总电流的约 2%，还不足以取代中心螺线管，更不代表聚变电站已经实现连续发电。它的潜力在于与其他电流驱动技术配合使用；研究人员预计，螺旋波在高密度等离子体中仍有适用空间，有望为未来聚变装置的稳态运行提供新工具。

参考