核聚变已经从科学家的白日梦变成了一项吸引大量投资的技术。现在,一家追求能源生产圣杯的创业公司出版了一系列的同行评议的科学论文验证基本的物理原理他们的方法

几十年来,实现核聚变的主要希望一直是在法国建造的国际热核实验反应堆(ITER)。今年早些时候的新闻说建设正在进行中提供了希望目标最终可能在触及范围内。

但该项目预计将完全运行,直到2035年,价格标签至少为220亿美元,似乎仍然有某种方式在技术可以成为主流之前。一个成长许多创业公司似乎认为他们可以更快、更便宜地做事情,但事实证明,判断这些私人项目的可行性颇具挑战性。

现在,来自英联邦聚变系统的研究人员,这个团队的领导者之一,和他们在麻省理工学院的合作者已经发表了七篇论文,描述了他们在a特刊等离子体物理杂志T他的研究结果很有希望,表明他们的反应堆设计应该可以工作,甚至可能超过他们的预期。

和ITER反应堆一样,该公司的SPARC反应堆也是托卡马克反应堆,托卡马克是一种特殊设计的聚变反应堆的名称。这台机器由一个甜甜圈形状的腔体组成,里面装着非常热的等离子体,等离子体由两种不同类型的氢聚变生成氦和大量的能源作为一个副产品。

含有该高能粒子的烤浓度需要强大的磁场。在传统的Tokamak中,它们由由超导导线制成的巨大电磁装置提供,该电线需要冷冻冷却。

SPARC反应堆的秘密在于,它的磁铁将由新型高温超导体制成,这种超导体不需要太多的冷却,而且可以产生更强大的磁场。这意味着,该反应堆可以比ITER紧凑10倍,同时实现类似的性能。

与任何尖端技术一样,将原则转化为实践并非易事。但论文中详细的分析表明,该反应堆将实现其产生比吸收更多能量的目标。到目前为止,所有的核聚变实验都需要比反应本身产生的更多能量来加热等离子体并维持它。

SPARC反应堆的设计目标是达到至少2的Q因子,这意味着它将产生两倍于它使用的能量,但分析表明,这个数字实际上可能会上升到10或更多。这些论文采用了同样的物理和模拟方法作为ITER设计团队和其他先前的核聚变实验。

Mittin Greenwald,麻省理工学院血浆科学和融合中心副主任,在新闻稿中说还有很多细节需要解决,尤其是在实际设计和制造机器的时候。但结果表明,没有重大障碍,他们应该能够实现明年中期开工的目标。

该集团的下一个重要里程碑将是成功展示其设计核心的磁铁技术。英联邦在新闻稿中说他们希望在2021年展示一款20特斯拉的大口径磁铁。如果一切仍年代他们希望SPARC能在2025年之前展示出有史以来第一个正能量的聚变反应,为该公司称为ARC的商用聚变发电厂铺平道路。

威斯康辛大学的物理学家卡里·福里斯特说,告诉纽约时报该组织的时间表可能有点雄心勃勃,但结果表明,该反应堆将如他们所希望的那样工作。似乎获得几乎无限的清洁能源的希望并不像我们想象的那么遥远。

图片来源:英联邦融合系统

我是一名自由科技作家,住在印度班加罗尔。我的主要兴趣领域是工程学、计算机和生物学,尤其关注这三者之间的交叉点。

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