在一个努力摆脱对化石燃料的依赖并满足其日益增长的能源需求的世界中，有一项正在开发的技术听起来好得令人难以置信：。
如果有效的话，提供大量清洁能源，燃料来源几乎无限，碳排放几乎为零。 如果它有效的话。 但世界各地都有研究团队，并花费了数十亿美元来确保这一点。
去年2月，随着聚变能研究中心的正式启用，聚变能研究翻开了新的篇章。温德尔斯坦7-X。
这是一座耗资 10 亿欧元（14 亿澳元，10.6 亿美元）的实验性聚变反应堆，建于德国格赖夫斯瓦尔德，用于测试称为“核聚变”的反应堆设计。仿星器。
计划到 2021 年左右，它将能够运行长达 30 分钟的时间，这将是一个记录对于聚变反应堆。 这是展示未来聚变发电厂的基本特征：连续运行的重要一步。
但 W-7X 并不是市面上唯一的融合游戏。 在法国南部国际热核实验堆正在建造一座耗资 200 亿美元（267 亿澳元）的实验聚变反应堆，它采用了一种不同的设计，称为tokamak。
然而，尽管 W-7X 和 ITER 采用不同的设计，但这两个项目是相辅相成的，其中一个项目的创新很可能转化为最终运行的核聚变发电厂。
波折
聚变能试图复制为太阳提供动力的反应，其中两个非常轻的原子（例如氢或氦）融合在一起。
由此产生的融合原子最终比原来的两个原子稍轻，质量差根据爱因斯坦公式 E = mc² 转换为能量。
困难在于促使两个原子融合，这需要将它们加热到数百万摄氏度。
容纳这种过热燃料并不是一件容易的事，因此它会变成热电离气体（等离子体），可以将其包含在磁场中，因此它实际上不会接触反应堆内部。
W-7X 特别有趣的是它的仿星器设计。 它包括一个嵌入磁性瓶中的真空室，该磁性瓶由 70 个超导磁体线圈系统组成。 它们产生强大的磁场来限制热等离子体。
仿星器和托卡马克都是环形（环形）磁约束装置，正在研究聚变功率。
在这些实验中，强大的环形（或环形）磁场会产生一个磁瓶来限制等离子体。
然而，为了使等离子体在环形室中得到良好的限制，磁场需要有扭转。 在托卡马克装置中，例如在 ITER 反应堆中，大电流在等离子体中流动以产生所需的扭曲路径。
然而，大电流会导致“扭结”不稳定性，从而导致等离子体被破坏。
如果等离子体被破坏，反应器需要充满气体以淬灭等离子体并防止其损坏实验。
在仿星器中，磁场的扭曲是通过扭曲整个机器本身来获得的。 这消除了大的环形电流，并使等离子体本质上更加稳定。
成本在于场线圈的工程复杂性和限制的减少，这意味着等离子体不太容易包含在磁泡内。
一起来
虽然 W7-X 和 ITER 使用不同的方法，但大多数底层技术是相同的。
它们都是环形超导机器，并且都使用射频和中性束注入等外部加热系统来加热等离子体，并且许多等离子体诊断技术是相同的。
在发电厂中，氢的重同位素（氘和氚）聚变形成氦和高能中子。
虽然氦包含在等离子体中，但中子具有中性电荷，并射入等离子体周围的“毯子”中。 这会将其加热，进而驱动蒸汽轮机发电。
聚变发电的一个共同特点是需要开发能够承受聚变反应产生的高热和快中子的材料。
无论设计如何，聚变反应堆的第一壁在其整个生命周期中都必须承受高能粒子的大规模轰击。
现阶段，判断 ITER 使用的托卡马克设计或 W-7X 使用的仿星器是否更适合商业聚变发电厂还为时过早。
但 W-7X 研究工作的开始不仅将有助于决定最适合采用哪种技术，而且将为未来的聚变实验，甚至有一天可能带来真正的能源革命，贡献宝贵的知识。
