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NSTX-U 的测试单元,球形托卡马克位于中心。 Elle Starkman/PPPL 通讯办公室
在过去的60年里,聚变发电厂始终距离20年之遥,但是过去 12 个月的时间可能会将乐观的预测变成现实的时间表。
在一篇发表在期刊上的论文中核聚变一个英美团队对全新球形聚变反应堆进行了深入的技术总结。该团队分析了球形反应堆成为未来聚变发电厂良好试点项目的原因。
目前最先进的球形托卡马克– 反应堆的技术名称 – 是最近完成的国家球形环面实验升级(NSTX-U)在普林斯顿等离子体物理实验室和MAST设施在英国卡勒姆。
虽然自 20 世纪 50 年代末以来我们已经能够产生受控聚变反应,但我们尚未使聚变反应堆在能量上可行。核聚变是恒星发光的原因,而获得太阳核心的条件是非常困难的。到目前为止,每个反应堆启动所需的能量都超出了我们所能提供的能量。世界各地的科学家都在尝试将一颗星星放入罐子中,尽管科学原理相同,但罐子的形状却截然不同。
最常见的反应堆是环形托卡马克,它允许(相对)简单地限制等离子体。替代方案是还有球形托卡马克,它看起来更像是一个去核的苹果。
英国卡勒姆科学中心磁约束聚变研究项目负责人伊恩·查普曼 (Ian Chapman) 表示:“我们研究球形托卡马克的主要原因是找到一种以比传统托卡马克低得多的成本产生聚变的方法。”陈述。
球形托卡马克也更加紧凑,较小的尺寸不仅使其用途更加广泛,还降低了建造成本,或者至少允许使用最新的材料,使其更加可靠。
NSTX-U 的功率将是其前身的两倍,脉冲长度是其前身的五倍,它将测试所使用的几何形状和材料是否能够承受热等离子体产生的极端条件。
该研究详细描述了这种球形配置的潜力,并且并不取决于设备来提供这些高性能场景。