世界各地的物理学家一直在竞相建立一个这台机器可以复制过去 45 亿年来为太阳提供燃料的原子聚变过程，从而为人类提供清洁、安全和几乎无限的能源。
现在，美国政府刚刚支持物理学家建造一种新型核聚变装置的计划，该装置可能是迄今为止最可行、最有效的设计。
核- 这就是我们当前核设施的功能 - 通过将原子核分裂成更小的中子和原子核来产生能量。
虽然这个过程非常高效，但它释放的能量是每质量的效率提高数百万倍与煤基工艺相比，它需要极其昂贵的危险放射性废物管理成本。
另一方面，核聚变不会产生放射性废物或其他不需要的副产品。当两个或多个较轻原子的原子核在令人难以置信的高温下融合成一个较重的原子核时，它会产生大量能量，而且效率非常高，在过去 45 亿年里它一直为我们的太阳提供燃料。
如果我们能够从本质上“小型化”这一过程，并建造能够在较小规模上维持核聚变的机器，那么只要我们存在，人类就几乎可以满足其能源需求。
但物理学家一直在尝试建造商业上可行的核聚变装置至今已超过 60 年，事实证明，试图将一颗“星星放入罐子里”就像听起来一样困难。
正如我们今年早些时候所解释的最大的挑战是核聚变机器需要远高于裂变设施的温度。
虽然核裂变需要将物体加热到几百摄氏度，但核聚变机器必须在太阳上重现条件，所以我们在这里谈论的是几百万度。
因为核聚变机器基本上是从头开始反应，所以我们首先需要达到比太阳中心估计的温度高得多的温度 -至少1亿摄氏度。
到目前为止，最接近无限能量梦想的是一组物理学家Wendelstein 7-X 仿星器德国格赖夫斯瓦尔德和中国的研究人员实验性先进超导托卡马克(EAST) - 两者都试图保留聚变反应产生的过热等离子体。
“在核聚变过程中，原子的电子与原子核分离，从而产生超热的电子和离子云（原子核减去电子），称为等离子体，”丹尼尔·奥伯豪斯 (Daniel Oberhaus) 为《主板》做解释。
“这种富含能量的等离子体的问题在于如何控制它，因为它存在于极高的温度下（高达 1.5 亿摄氏度，或太阳核心温度的 10 倍）。地球上可以找到的任何材料不会做出一个很好的罐子。”
为了让您了解这有多么困难，今年早些时候，德国核聚变机成功地将氢气加热到 8000 万摄氏度，并维持氢等离子体云四分之一秒。这看起来似乎是一个昙花一现，但它被誉为一个巨大的里程碑。
中国的设施此后声称已经击败了，早在2月份就宣布它在4999.9万摄氏度的温度下产生了氢等离子体，并保持了102秒。
到目前为止，这两台机器都无法证明它可以通过核聚变产生持续的能量，只是它可以使材料足够热以开始这一过程。
但现在美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的物理学家认为他们有更好的方法。
核聚变机基本上就像试图将一颗星星放入罐子中，PPPL 团队希望重新设计罐子，使用更好的材料和更直观的形状。
虽然称为托卡马克的传统核聚变机器使用磁场将过热等离子体容纳在甜甜圈形装置中，但美国物理学家希望建造更紧凑的核聚变机器。球形托卡马克，形状更像一个带核的苹果。
传统的甜甜圈形状的托卡马克。图片来源：Matthias W Hirsch/维基媒体
正如该团队在最近的一篇论文中所解释的那样，球形设计可以将甜甜圈形状中的孔尺寸减半，从而能够以更低的能量控制等离子体磁场。
较小的孔还可以产生氚（一种稀有的氢同位素），它可以与另一种氢同位素（称为氘）融合，产生聚变反应。
该团队还希望用高温取代传统托卡马克设计中的巨大铜磁体。超导磁体它们的效率要高得多，因为电流可以零电阻流过它们。
幸运的是，他们不会从头开始设计。他们将把他们的设计应用到两个现有的球形托卡马克——英国的兆安球形托卡马克（MAST）正处于施工的最后阶段，和 PPPL 的国家球环实验升级(NSTX-U)，去年上线。
“我们正在为未来的工厂开辟新的选择，”该研究背后的研究人员之一、NSTX-U 项目主任乔纳森·梅纳德，在一份声明中说。
“[这些设施]将推动物理前沿，扩大我们对高温等离子体的了解，如果成功，将为基于更紧凑设计的聚变发展道路奠定科学基础，”PPPL 总监 Stewart Prager 补充道。
我们必须等待并看到结果，但随着全世界都在关注 NSTX-U 和 MAST 的能力，我们希望它们能够加强现有的努力，让我们更接近我们的“罐中之星”梦想。
该研究发表于核聚变。
