这个新的反应堆使核聚变更接近现实

麻省理工学院的研究人员发表了一种新型紧凑反应堆的有前景的研究成果。如果成功的话,核聚变将在21世纪30年代实现。

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如果核聚变是一种可行的能源,一切都可以电气化。电力会很便宜,现在看来不可能的项目可能就在我们的掌握之中,比如商业太空飞行,淡化海水,或直接空气碳捕集。

现在,麻省理工学院的研究人员表示,由于一种名为Sparc的新型紧凑型反应堆,太阳本身的能量来源核聚变可能在2035年成为现实。

一种新型紧凑型聚变反应堆

麻省理工学院的一组研究人员发布本周,七篇同行评议的论文提出了Sparc可以产生两倍于其消耗的电力的论点。

一些科学家认为,核聚变是为下个世纪确保足够清洁、可靠能源的最大希望。

这对于天然气、太阳能或传统的核电站来说并不值得注意(发电才是关键!)但是核聚变真的很难维持。尽管我们已经有核聚变反应堆几十年了,但我们并没有把它们用于发电,因为它们运行时需要的能量比它们产生的能量更多。

该反应堆仍在由麻省理工学院和一家名为英联邦聚变系统(Commonwealth Fusion System)的初创公司开发,但预计最早将于明年夏天开始建设,需要3到4年时间才能完成。目前仍有许多、许多障碍需要清除,但如果一切按计划进行,我们将在未来10年看到核聚变发电纽约时报

为什么这很重要

据估计,全球能源消耗几乎在增加到2050年的50%——全球气温也随之上升。现在,我们主要依赖化石燃料:85%全球能源2018年来自石油、天然气和煤炭——相比之下,可再生能源和煤炭分别只有4%传统的核能源

一些科学家认为,核聚变是在下个世纪获得足够清洁、可靠能源的最大希望,同时仍能减少碳排放。

把太阳带到地球

聚变反应堆产生的等离子体非常热——比太阳还要热——这就是为什么如果你能让它可靠地运转,它就有潜力产生大量的电力。

这里的挑战是,制造等离子体需要大量的能量,而等离子体几乎会摧毁它接触到的任何东西。我们需要设计和建造一台机器,不仅能产生等离子体,还能有效地容纳它。

由于太阳的巨大,它的引力将氢原子压缩,加热到足以聚变,并包含整个反应。地球上的核聚变反应堆通常是利用电磁场来保持等离子体。问题是这些电场需要大量的能量,如果它们不能完全均匀地挤压等离子体的四面八方,那么在反应能够自我维持之前,它就会消失。

尽管如此,麻省理工学院的研究人员还是希望Sparc能够利用更新的电磁技术克服这一障碍。这项技术有望产生更高的磁场,使等离子体更小,更容易保持——允许它维持自己的反应,而不需要大量的外部能量。

这将使Sparc生产的核聚变可与世界上最大的核聚变项目(称为ITER),尽管其规模要小得多——而且至关重要的是,它的生产使用的能源比消耗的要少。那么多余的能量就可以用来发电。

我们已经有了核电站——这是不同的

我们目前的核电站使用所谓的裂变-超过10%的世界的电力来自这些植物。裂变涉及分裂像铀这样的重原子,而核聚变则涉及用巨大的力量将两个微小的氢原子融合在一起。

核聚变的威力要大得多——同样大小的核聚变反应堆也能产生核聚变四次和裂变反应堆一样多。

另外,许多人担心裂变产生的放射性物质——如果处理不当,会非常危险(嘿,切尔诺贝利核事故).核聚变不会产生放射性废料。

优势融合

核聚变可以绕过裂变、化石燃料和可再生能源带来的挑战。

只要我们需要,核聚变就能提供恒定稳定的能量。

首先,它的燃料几乎是无限的。核聚变使用自然界中丰富的氢同位素(海水或者我们可以很容易地做出来。我们不需要那么多。据估计一个聚变反应堆可以用11磅氢气产生相当于3600多万磅煤的能量。

第二,它是干净的-没有二氧化碳,没有空气污染,也没有放射性废物。

最后,它(理论上)是可靠的。虽然太阳能和风能依赖不稳定的电源或大量的电池备份,但聚变能在我们需要的时候提供恒定、稳定的电力。

巨大的障碍依然存在

这些研究很有希望,但反应堆仍处于早期阶段,许多设计特征仍在制定中。麻省理工学院等离子体科学与聚变中心副主任、Sparc首席研究员之一马丁·格林沃尔德(Martin Greenwald)谨慎地不做出过度承诺,因为还有很多工作要做。然而,他指出,这些研究中的数学和物理是验证的第一步。

他对麻省理工学院表示:“我们没有遇到任何情况,我们会说,‘哦,这预示着我们不会达到我们想要的目标。’”

“我们相信这是可行的。”

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