
一个可行的核融合反应堆(吐出的能量比消耗的能量都要多),可能会在2025年就在这里。
这是9月29日在血浆物理学杂志。
如果融合反应堆达到了这一里程碑,它可能为大量生成清洁能量铺平道路。
期间融合,原子核被迫形成更重的原子。当所产生原子的质量小于创造其创造的原子的质量时,多余的质量就会转化为能量,从而释放出大量的光和热。融合为阳光和星星提供动力,就像强大的重力在他们的心中氢创建氦。
但是,需要大量能量才能迫使原子融合在一起,这发生在至少1.8亿华氏度(1亿摄氏度)的温度下。但是,这种反应可以产生的能量远远超出了他们的要求。同时,融合不会产生温室气体例如驾驶二氧化碳全球暖化,也不会产生其他污染物。和融合的燃料 - 例如元素氢- 足够丰富地球为了满足人类全部能量需求数百万年。
学习作者马丁·格林瓦尔德(Martin Greenwald)说:“实际上,我们所有人都参与了这项研究,因为我们正在尝试解决一个非常严重的全球问题。” “我们想对社会产生影响。我们需要一种解决全球变暖的解决方案 - 否则,文明会遇到麻烦。这看起来可能有助于解决这个问题。”
大多数实验性融合反应堆采用甜甜圈形的俄罗斯设计,称为tokamak。这些设计使用功能强大磁场在极端温度下限制血浆或离子气体的云,足以使原子融合在一起。新型实验设备,称为SPARC(最快/最小的私人资助负担得起的稳健紧凑型)反应堆,正在由麻省理工学院的科学家和衍生公司Commonwealth Fusion Systems开发。
如果成功,SPARC将是第一个获得“燃烧等离子体”的设备,其中所有融合反应的热量都可以保持融合,而无需额外的能量。但是,没有人能够在地球上受控反应中利用燃烧等离子体的力量,在SPARC可以做到这一点之前,需要进行更多的研究。 SPARC项目于2018年启动,计划于明年6月开始建设,而反应堆在2025年开始运营。这远比世界上最大的融合功率项目(被称为国际热核实验反应堆(ITER))快得多,该反应堆(ITER)是在1985年构思的,但直到2007年才构成;尽管施工于2013年开始,但预计该项目直到2035年才会产生融合反应。
SPARC可能比Iter拥有的优点是,Sparc的磁铁旨在限制其血浆。 SPARC将使用所谓的高温超导磁铁,这些磁铁仅在过去三到五年内才在Iter首次设计之后才在商业上获得。这些新磁铁比Iter的磁场可以产生更强大的磁场 - 与Iter的最多12个特斯拉相比,最多21个特斯拉。 (相比之下,地球的磁场的强度从3000万分之一到三分之一的特斯拉。)
这些功能强大的磁铁表明,SPARC的核心直径可能要小约三倍,而体积的体积比Iter的心脏小60至70倍,而Iter的心脏宽度为6米。格林瓦尔德告诉《生命科学》:“大小的急剧减小伴随着体重和成本的减轻。” “那确实是改变游戏规则的人。”
在七项新研究中,研究人员概述了SPARC设计基础的计算和超级计算机模拟。研究发现,预计SPARC的能量至少是泵送的10倍的两倍。
来自融合反应器的热量会产生蒸汽。然后,这种蒸汽将驱动涡轮机和电气发电机,就像如今大多数电力的方式相同。
格林瓦尔德说:“融合发电厂可能是化石燃料厂的一对一替代品,您不必为它们重组电网。”相比之下,当前的电网设计无法很好地容纳可再生能源,例如太阳能和风。
研究人员最终希望SPARC启发的融合发电厂能够在250至1,000兆瓦的电力上产生电力。格林瓦尔德说:“在美国目前的电力市场中,发电厂通常会产生100至500兆瓦。”
SPARC只会产生热量,而不是电力。一旦研究人员构建和测试了SPARC,他们计划构建弧线(负担得起的稳健)反应堆,这将在2035年之前从该热量中产生电力。
格林瓦尔德说:“这是非常雄心勃勃的,但这就是我们正在努力的目标。” “我认为这确实是合理的。”
最初发表在现场科学上。