MIT造出最强磁场 核聚变技术迈出重要一步

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【大纪元2021年09月24日讯】(大纪元记者高文森编译报导)麻省理工学院(MIT)9月初发布的新闻稿说,他们设计出一种新型的超导磁铁,造出了地球上前所未见的最强磁场、能够有效地稳定核聚变反应的设备,在核聚变反应技术研究道路上迈出了关键的一大步。

这是麻省理工学院和一家制造核聚变反应设施的初创公司CFS合作的成果。项目负责人宣布,9月5日,他们研发的一块大型高温超导电磁铁第一次达到了20特斯拉的磁场强度——打破了地面环境下所造出的最强磁场的纪录。特斯拉是衡量磁场强度的单位,20个特斯拉大约是普通的磁共振成像(MRI)设备所产生的磁场强度的12倍。

核聚变行业协会(Fusion Industry Association)首席运营官霍兰德(Andrew Holland)在美国全国广播公司财经频道(CNBC)上说:“这是件大事,这不是吹的,这真的实现了。”

而且这项技术所消耗的能量比以前所用的其它超导材料少了几个数量级。麻省理工学院等离子体科学与聚变中心(PSFC)负责人怀特(Dennis Whyte)说,他们只用了30瓦的能量,而以前使用的传统铜制电磁铁技术要用掉大约2亿瓦能量。

核聚变反应是把氢原子聚合成氦原子从而释放巨大能量的过程,太阳的内部就是通过这样的反应产生大量的能量。科学家一直在探索如何驾驭这项技术,为人类开发取之不尽的洁净能源。在地面环境下实现这个反应过程,需要很高的温度,比如1亿度以上。

可是任何材料一旦碰到这样的高温,立即会灰飞烟灭,所以科学家需要把这样的高温空间与反应炉壁隔开,好比用一个隐形的容器把高温反应区域包裹起来。

目前科学家都是使用强磁场实现这个目的,把高温等离子体包住。由于等离子体带电的特性,所以会牢牢地受到磁场的控制。最常见的核反应炉是甜圈圈形状的设备,也叫托卡马克(Tokamak)核聚变炉。

多数这类设备使用铜制造的传统电磁铁产生磁场,近年来,一些研究人员开始使用超导材料产生磁场。比如法国的ITER,使用的是低温超导体。

而MIT和CFS的合作,则使用了前几年刚投入商务用途的一种高温超导材料,他们说可以在更小的空间区域内造出更强的磁场。2015年,他们造出了ARC(价格合理、坚固耐用、紧凑三个词的缩写)核反应设施。

MIT介绍说,新设备使用被制成扁平带状的新型高温超导材料,可以在更小的设备内产生更强的磁场——相当于40倍大的用低温超导材料制造的设备所产生的磁场。项目组表示,耗费的能量与设备体积之比的大幅提高,是ARC技术革新的核心所在。

现在,他们在开发改进版本的SPARC,据称体积只有ARC的一半,作为测试的版本。他们预计SPARC反应设备将在2025年建成。◇

责任编辑:朱涵儒

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