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核融合工厂可以提供安全，清洁和有效的能源，该能源无法与最新的裂变反应器相匹配。距实施数十年之遥，这种能源（灵感来自恒星的动力）刚刚获得了重大的提升，这是新的研究证实了其可行性。
在能源需求增加和化石燃料储量减少的时期，再加上需要减少排放和保护环境的需求，我们越来越多地转向太阳以进行清洁的可再生能源。
如果除了收获太阳产生的能量外，我们还可以采用创造能量，将其带到地球并将其复制到地球表面的过程，该怎么办？
融合能力 - 核融合反应产生的热量产生的电力类似于在太阳心脏中发生的电力 - 可能会显着改变地球的能量景观。
全世界的科学家和工程师正在开发第一家商业上可行的核融合厂。与当前的核裂变厂不同，融合干净，放射性降低，没有链反应事故的危险，几乎没有废物产生，几乎没有温室排放。
融合发电厂可以提供无排放的能量及其所需的燃料 - 氢驱动器的同位素 - 大量可用。但是，这种融合植物还不是现实。在能够实现这种圣洁的能量圣杯之前，需要进一步的研究来提供融合概念的实验证据。
在第一个全面运行的无排放融合电厂之前，马萨诸塞州理工学院（MIT）的研究人员已发布了一系列论文，详细介绍了另一个先锋下一代融合实验。
The result of a two and half year collaboration with Commonwealth Fusion Systems (CFS) — a start-up that branched out from MIT’s Plasma Science and Fusion Centre — the experiment, known as SPARC, shows the viability of fusion power and could lay the groundwork for practical, emissions-free fusion power plants.
来自12位独立机构的47位研究人员撰写的七篇论文发表在特别版的血浆物理学杂志。他们集体制定了一个路线图，该路线图将指导SPARC实验，证明其生存能力和融合能力的未来。
用恒星构建反应堆
SPARC反应器基于融合氢原子的核形成较重的原子核。在此过程中，并非所有初始粒子的质量都朝着女儿粒子的质量朝向。欧洲杯猜球平台一小部分初始质量转化为能量。但是，正如爱因斯坦的质量/能量关系E =mc²的简化版本所证明的那样，即使少量的质量也产生了很多能量。
融合反应器旨在利用这种能量。所使用的技术类似于恒星供电的技术，融合过程发生在等离子体中 - 第四个物质状态，由剥离电子的原子的气体组成。
由于强烈的重力，恒星限制了这种血浆。融合植物不能依靠这种极端的引力来限制等离子体的事实，这是实施这种技术的障碍之一。研究人员通过使用强烈的磁场来限制血浆并将其固定在反应器中，从而找到了解决此问题的方法。包含具有强磁场的等离子体的设备通常称为Tokamak。
但是，这个磁场不仅用于遏制。在一颗恒星中，融合是由巨大的重力引起的强大压力和温度驱动的。因此，托卡马克（Tokamak）使用的磁场必须足够强，以使氢离子克服自然排斥并迫使它们在一起，从而启动融合过程。
这种“等离子体”燃烧从未在地球上看到过，并且将使团队能够在融合紧密发生时研究血浆的行为。映射这种行为对于实施无排放的核融合厂和融合能力旅程的下一步至关重要，即工作原型。
聚在一起：为什么融合胜于裂变
融合和裂变功率都涉及锁定原子中的能量的解放。相反，融合会使较轻的原子聚集在一起形成较重的元素。裂变 - 现有核电站所基于的过程 - 将较重的元素撕裂。
当将中子猛撞成沉重的原子（通常是核反应堆中的铀或p时），就会发生裂变。这释放了更多的中子，激发了链反应。在裂变植物中，该过程释放的能量将水加热到蒸汽中，然后可以驱动涡轮机发电而无需燃烧碳。
虽然实际上没有排放和清洁比燃烧化石燃料要干净得多，但如果没有生产潜在的危险废物产品，裂变过程就不会进行。从裂变过程中解放出的能量后留下的女儿产品通常是放射性的，化学活性，并带来了非常真实的处置问题。
需要仔细控制裂变反应期间发生的链反应。如切尔诺贝利的事故以及最近的福岛，失控链反应的后果可能是毁灭性的。
核融合厂产生的主要产品是氦气，不是化学活性或放射性的。融合功率不取决于链反应，这意味着在融合装置中不可能发生福岛型核事故。如果在融合植物中限制血浆的磁场中发生干扰，则血浆几乎立即冷却，停止反应。
但是，融合功率比裂变的优势与清洁度和安全性无关。还有一个重大的经济优势。裂变功率会击败裂变，因为开始融合反应所需的氢或氘比裂变植物所需的铀或p的丰富。处理也更安全。
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SPARC可以改善融合概念吗？
SPARC实验始于2018年的生命，在完成后，预计将是MIT现已倒闭的Alcator c-Mod实验的融合前任大小的两倍。
它的力量将大大超过此前实验的力量。但是，SPARC的功能与法国目前正在建设中的更大的迭代反应堆更加一致。由于目前正在开发团队的超导磁铁，这种提升的力量没有相应的增加而没有相应的增加。这些磁铁产生的场的强度意味着SPARC应该比Iter的Tokamak更有效地限制血浆。
在更紧凑的设备中热等离子体约束的好处可以通过采用超导磁体及其进一步的开发来赋予其他发电机。
为了进行他们的研究，麻省理工学院和CFS对国际研究人员和工程师团队开发和使用的超级计算机进行了模拟。这些模拟允许开发最佳工具和技术的共识，以最大程度地提高SPARC的功能。
计算机模拟似乎表明SPARC的设计规范应允许其满足甚至超过其计划的融合能量输出。融合等离子体的效率通过“ Q因子”测量。该团队的一系列研究表明，SPARC的Q因子应为2，这意味着它将产生的融合能量是用于驱动核反应的输入能量的两倍。 However, the team calculates that this could reach an efficiency as high as Q 10.
这很重要，因为这是融合发电机第一次产生的能量超过其消耗。因此，SPARC在其融合竞争对手中可能有些独特。第一个实验装置可能会实现自我维持的融合反应，从而将不同的氢同位素融合在一起，需要进一步的能量输入。
尽管Covid-19的SPARC的进步已经放缓，但麻省理工学院团队仍然希望建设可以在2021年6月开始。与此同时，研究人员现在将研究机器的细节，预计会有一些较小的修改，包括预计的增加the reactor’s diameter by about 12%.
尽管关于血浆的燃烧仍然有很多了解，但麻省理工学院/ CFS团队系列的七篇论文代表了融合力量的重要一步，证实了这种无排放，安全，能源革命的可行性。
参考和进一步阅读
多兰德。W.，Schekochihin。A.等，[2020]，JPP特刊：SPARC物理基础的状态，[[https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-plasma-physics/collections/status-of-the-sparc-physics-basis这是给予的
融合的优势，迭代科学，欧洲杯线上买球[[https://www.iter.org/sci/fusion]。
SPARC，PSFC，MIT，[https://www.psfc.mit.edu/sparc这是给予的
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