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核聚变科学发源于MIT
麻省理工学院等离子体科学与聚变中心(Plasma Science and Fusion Center)副主任马丁˙格林沃德(Martin Greenwald)正在努力申请新的项目。格林沃德说:“C-Mod的关闭只是章节性的结束,新的篇章即将开启。设备都有生命周期,它们运行的时候,我们做研究;关闭的时候,我们仍然要继续做研究。”
格林沃德称,当今聚变科学领域许多最有影响力的概念都发源于MIT。早在1971年,首部申请专利的Alcator反应堆设备就已经聚焦于研究高强度磁场聚变方法。格林沃德说:“当时我们的磁场研究组发明实现超导磁体的方法,基本上成为今天聚变科学默认的基础,应用于各大核聚变设备。而现在,我们想继续推进磁体技术发展。”
如果要进行核聚变反应,首先就必须提高物质的温度,使原子核和电子分开,处于这种状态的物质称为“等离子体”(plasma)。这种温度需要超过1亿℃,远远高于太阳核心的温度。这种情况下,磁场是将高温等离子体与反应堆墙壁隔离的唯一可靠方法。格林沃德说:“目前,我们已经在C-Mod上获得了必要的等离子浓度和温度,但是由于Alcator反应堆相对较小,产生能量和消耗能量相当。”
目前,核聚变科学家的研究重心都在于寻找一种使聚变反应堆获得能源净产出的方法。建设类似ITER的巨型托卡马克反应堆设备需要极大的付出,目前ITER项目的国际总支出已超过500亿美元,是原来预计的10倍。预计2027年之前还不能进行能源实验,这已经落后计划10年之久。
然而,格林沃德称或许另有他法。
格林沃德指的是麻省理工学院的“ARC核聚变反应堆”,ARC的名字来源于科幻电影《钢铁侠》“Affordable(经济),Robust(强劲),Compact(简洁)”。ARC反应堆是更依赖于先进的材料和磁场技术的小型、模块化反应堆,甚至能够缩减至大型反应堆尺寸和预算的十分之一。
当然,想要开始ARC的研究和实验,麻省理工学院需要寻求私人资助。
高级偏向器试验(Advanced Diverter Experiment,ADX)是MIT的另一个项目,其大小和C-Mod相近,但设计却不同。ADX将帮助研究者掌握更多聚变环境下高温等离子体行为、等离子体与材料表面的相互作用以及结构材料的行为等,以便解决核聚变试验中遇到的关键问题。麻省理工学院现已经提请能源部给予ADX资助。
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