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新的反应堆原型利用氢聚变形成氦,并释放大量能量。为了维持反应继续并让它变得高效节能(释放的能量比消耗的多),等离子体必须被加热到比恒星内核还高的温度才行。新磁铁技术在这时就派上用场了,它们能吸收托卡马克(受控核聚变器的环形容器)中心的加热例子磁场中的一点提高都是巨大的成功,因为核聚变反应堆里的磁场强度变化对反应有很大的影响:可用的聚变动力增加,导致磁场功率增加了四倍,而磁场又被扩大了一倍也就是说这个设备产生的能量就多了16倍。
该研究称,新的磁体产生的磁场强度并没有放大一倍,但是这些超导材料的使用足以提高反应堆产生的能量到之前的10倍。开辟了核聚变反应堆的发展、标准设计道路。
目前世界最大的核聚变反应堆计划正在法国建设中,项目名称为ITER,预计耗资400亿美元。这个项目是在新超导体出现之前设计并投入生产的。MIT小组认为,他们的新设计能产生和法国这个大项目差不多的能源,但是反应堆的直径只有ITER的一半,成本也只是ITER的一小部分,建起来也更快。
他们将这次研究的反应器称为ARC,它的大小和磁场强度都和ITER相差甚广,但是物理基础却是完全一样的。
MIT研究组还计划让不拆除整体反应器的前提下取出核聚变核心,如果能做到这一点将会为以后核聚变核心的材料、设计进一步研究铺平道路,而这些归根结底还是为了提高核心性能。
此外,新超导体材料能让ARC和ITER一样让反应器持续运行,一次性产生几秒的输出稳定功率的电能,不至于让铜线圈过热。
ARC的另一个关键突破是用液体材料代替覆盖在融化室周围的固体材料,这样一来能便于流通和更新互换。这样做还有一个好处就是降低运营成本:随着时间推移,固体材料需要被替换,而液体可以循环使用。
核聚变反应时,核心会被融化,外围的固体材料也面临及其严酷的环境,所以用液体来代替会好很多。
现在这个原型能发动的电能是保持发动所需消耗能源的3倍,据介绍只要对原型进行改进和微调就能上升到5~6倍。
到目前为止,已经设计完成的核聚变反应堆还没有谁能产生电能(准确来说是没有产生比消耗更多的电),所以ARC产生的净电能的设计很有可能带来重大突破,据MIT团队成员估计,它发的电够10万人使用。
核电肯定会是22世纪地球上最重要的电力来源,但是我们需要让核电进步得更快一点以避免全球变暖带来更大灾难。这次得设计无疑会带来很大希望。
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