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MIT探索迷你聚变反应堆技术 15年内有望投入使用

2018年3月13日     来源:网易科技     编辑:HuangJiang      
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一个投资3千万美元的研究项目有可能让核聚变技术在未来15年内得到推广。

科学家们一直想要借助核聚变过程为城市提供能源。核聚变反应能够产生大量的可持续能量,而且完全无碳。据麻省理工学院的科学家称,一个投资3千万美元的研究项目有可能让核聚变技术在未来15年内得到推广。

麻省理工学院的研究人员已经与一家名为融合系统联盟公司(CFS)的私人企业建立合作关系进行一个快速的研究项目,研究人员称他们的合作能够明显加快聚变技术的研发。研究人员在一份声明中称,这个项目的最终目标是建立一个紧凑型的全功能核反应堆,也就是我们所说的托卡马克装置,这种装置小到能够安装在卡车。

但是研究人员第一步需要建立世界上最强大的超导电磁铁,这是建造聚变反应堆的关键部分。麻省理工学院的研究团队从CFS公司获得了3千万美元的资金,研究团队希望在未来三年内完成项目的第一阶段。麻省理工学院校长L. Rafael Reif称:“超导磁铁技术的进步已经让聚变能有可能为我们所用,这就能够为我们打造一个安全而且无碳的能源未来。”

当两个较轻的原子融合形成一个较重的原子时就会发生聚变反应。由于这个新原子的质量略低于两颗融合原子的质量,根据爱因斯坦的质能守恒定律(E=mc^2),这一融合过程就会以光和热的形式产生大量的能量。恒星内会经常发生这一自然过程。科学家们认为他们能在地球上借助常见的原子再现这一过程,比如说能够从水中提取的重氢原子等。

然而想要借助核聚变反应获得大量的能量,他们首先需要借助超高温将氢气加热到一种等离子体状态,这种状态下它们的电子会被剥离下来。当电子获得自由时,等离子体就会具有导电性而且能够借助磁场进行操控。

当然需要警惕的是,那种高温下的等离子体能够快速烧毁任何接触到的容器。这也是为何要采用超导磁铁的原因。借助强大的磁场,研究人员们能够操控等离子体不让其接触反应堆容器壁。

研究人员称,在未来3年时间里,麻省理工学院计划打造一种新的电磁铁,它的强度将是之前实验所使用电磁铁强度的3倍。这种磁铁将由一种名为钇钡铜氧化物的新超导材料制成。研究人员将把这种磁铁安装在一个被称为“Sparc”的反应堆原型中,研究人员认为这个原型反应堆足以为一座小城市提供持续而且安全的无碳能量。

如果反应堆Sparc运行状况良好,它能够成为建造商业聚变发电站的模板。商业聚变发电站将比这个原型大两倍,而且它产生的电量完全能够赶得上目前的许多发电站,但是它却不会带来温室气体排放。据麻省理工学院的研究人员称,世界首个功能齐全的聚变发电厂将在15年内投入运行。

与此同时,聚变能源研究领域的其它大规模试验正在全世界范围内展开,其中就包含了法国的国际热核实验反应堆(ITER)项目的建造工作。ITER项目启动于2007年,这个项目是35个国家的合作项目,预计将在2040年完成。

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