新型超导体与强大的磁体结合,可以产生更快、更便宜的核聚变能量

研究人员正在共同努力,以显著加快核聚变能源的开发,试图快速向电网供电,从而帮助减少气候变化的影响。

这是SPARC高场托卡马克实验的再现,该实验将产生第一个具有净能量增益的聚变等离子体。(图片来源:Ken Filar)

高温超导体的出现——这是一项革命性的技术,可以用来制造比以前更强的磁场——可能会帮助科学家实现这一目标。

研究人员正计划应用这一突破性技术,在核聚变所需的规模上开发磁体,然后构建世界上第一个产生净能量增益的核聚变实验。

这项工作是联邦聚变系统和麻省理工学院等离子体科学与聚变中心之间的合作团队。欧洲杯线上买球研究人员将在美国物理学会等离子体物理学部的会议将在俄勒冈州波特兰市举行。

当微小原子的原子核融合成较大的原子时,释放出大量的能量,就产生了核聚变能量。这些原子核,通常是氢的重兄弟,被称为氚和氘,带正电,因此感受到强烈的排斥,只有在数亿度的温度下才能解决。尽管有可能产生这样的温度,从而产生聚变反应,但在最新的聚变实验中,获得净能量所需的条件尚未实现。

增加磁铁的强度可能会为这个问题提供一个可能的解决方案。在聚变装置中,磁场将这些被称为等离子体的热电离气体与普通物质隔离开来。当磁场变得更强时,这种绝缘的质量也变得更有效,这意味着需要更少的空间来保持等离子体的热度。如果聚变装置中的磁场增加一倍或放大,它将有助于减少其体积——这是系统成本的一个很好的标志——减少8倍,同时达到相同的性能水平。因此,通过更强的磁场,核聚变变得更快、更小、更便宜。

如果在超导体技术上有创新,核聚变发电厂可能会实现。超导体实际上是一种能让电流流过而不损失能量的材料,但要做到欧洲杯足球竞彩这一点,超导体必须处于极低的温度下。然而,与传统超导体相比,新型超导化合物能够在相对较高的温度下工作。这些超导体对核聚变至关重要,即使放在强大的磁场中也能发挥作用。

虽然高温超导体最初的形式对制造磁体没有用处,但科学家们现在已经确定了新的方法,以“条带”或“磁带”的形式来开发它们,使磁体具有无与伦比的性能。对于熔合机,这种磁体的设计是不合适的,因为它们相当小。在建造被称为SPARC的新型聚变装置之前,新的超导体必须被集成到聚变所需的强而大的磁铁中。

磁体研制成功后,下一步就是建立和运行SPARC聚变实验。SPARC将作为托卡马克聚变装置——一种类似于已经在使用的几种机器的磁约束结构。

这一成就与莱特兄弟在基蒂霍克的首次飞行类似,显示了总的能源收益,60多年来核聚变研究的目标,可能足以将核聚变果断地纳入国家能源战略,并最终启动商业开发。最终目标是到2025年SPARC将投入使用。

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