无尽能源时代来临？新型聚变反应堆或可商用

北京时间8月20日消息，据国外媒体报道，美国麻省理工学院科学家近日声称，他们已经设计出一种可实现商业规模应用的新型核聚变反应堆，并将其命名为“ARC”。研究人员认为，“ARC”核聚变反应堆建成后可提供无穷无尽的能源，这一目标可在十年内得以实现。

据科学家介绍，“ARC”核聚变反应堆是一种托卡马克式系统，即系统形似油炸圈饼。新型核聚变反应堆将能够比以往其它设计方案中更大型反应堆提供更多的能量，比如电影《钢铁侠》中托尼-斯塔克所使用的核反应堆。

“ARC”核聚变反应堆利用氘和氚两种氢原子。科学家首先将氘和氚注入到反应堆的安全壳内，然后为其提高能量使得电子脱离宿主原子，形成等离子体，这一过程会释放巨大的能量。科学家表示，如果这一技术能够得以完善，它将能够提供无穷无尽的能量，从此彻底解决全球能源危机。

托卡马克式反应堆是所有最有前途的核聚变反应堆之一。托卡马克式系统是一种像油炸圈饼样的环形真空室。燃料在其中被加热到1.5亿摄氏度以上，形成炽热等离子体。然后利用超强磁场驱动等离子体离开安全壳内壁。在安全壳的周围有一圈超导线圈，负责产生超强磁场。然而，到目前为止，这种线圈是所有核聚变反应堆设计方案中的一大技术瓶颈。

“ARC”核聚变反应堆与其它的托卡马克式系统稍有不同，因为它采用了一种可商业应用的新型超导体，这种超导体由稀土钡铜氧材料制成。通过这种线圈可以产生更为强大的磁场，能够更好地约束超热等离子体，让反应堆体积更小、造价更低、建造更容易。

“ARC”新型核聚变反应堆可用于核聚变的基础研究，也可以作为核聚变电厂的原型。据研究人员介绍，随着磁场能量的提升，核聚变产生的能量成四次方倍增。这就意味着，磁场能量提高一倍，产生的聚变能量将提高16倍。麻省理工学院研究团队成员布兰顿-索尔博姆解释说，“磁场能量的任何一点点提升，将为你带来巨大的收获。”虽然这种新型超导体并不能将磁场能量提高到两倍。但是，它们的磁场强度足以将核聚变产生的能量提高到标准超导技术的10倍。这种巨大的进步将促进反应堆设计方案的优化和改进。

目前，世界上最强大的聚变反应堆是ITER（国际热核实验反应堆），位于法国，目前正在建造中。该反应堆的建造预算大约为400亿美元。“ARC”核聚变反应堆是一个500兆瓦的反应堆，直径约为“ITER”反应堆的一半。“ARC”的大半径为3.3米，小半径为1.1米。尽管尺寸和磁场强度不同，但“ARC”与“ITER”物理原理完全一致。

根据目前的设计方案，“ARC”核聚变反应堆产生的能量将是维持它运行的所需能量的大约三倍。不过，索尔博姆认为，随着系统的改进，这一倍数将是五到六倍。目前，还没有任何反应堆能够产生如此高的能量。因此，研究团队认为，这将是核聚变技术的一大突破。这样的反应堆，仅仅一台所产生电能就足以满足10万人的日常使用。研究团队表示，在五年内，将有大小和复杂度近似的装置面世。

托卡马克能源公司首席执行官大卫-金汉姆表示，“核聚变能源将是22世纪地球上最重要的能源之一。”

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