據國外媒體報道，美國麻省理工學院科學家近日聲稱，他們已經設計出一種可實現商業規模應用的新型核聚變反應堆，並將其命名為“ARC”。研究人員認為，“ARC”核聚變反應堆建成後可提供無窮無盡的能源，這一目標可在十年內得以實現。
2 p1 q; \ g3 l3 R: }, d5 x4 O ![]() 托卡馬克式反應堆是所有最有前途的核聚變反應堆之一。托卡馬克式係統是一種像油炸圈餅樣的環形真空室。 燃料在其中被加熱到1.5億攝氏度以上，形成熾熱等離子體。 $ [1 P$ s7 W: J4 |1 L. Q
( E# X6 K9 q1 Z( x6 V 據科學家介紹，“ARC”核聚變反應堆是一種托卡馬克式係統，即係統形似油炸圈餅。新型核聚變反應堆將能夠比以往其它設計方案中更大型反應堆提供更多的能量，比如電影《鋼鐵俠》中托尼-斯塔克所使用的核反應堆。
; S, t _$ D0 H/ N' c; H1 m4 Z4 @ “ARC”核聚變反應堆利用氘和氚兩種氫原子。科學家首先將氘和氚注入到反應堆的安全殼內，然後為其提高能量使得電子脫離宿主原子，形成等離子體，這一過程會釋放巨大的能量。科學家表示，如果這一技術能夠得以完善，它將能夠提供無窮無盡的能量，從此徹底解決全球能源危機。
5 |' B3 T1 u, V2 U5 H- ` ![]() “ARC”核聚變反應堆剖面圖。雖然體積更小，造價更低，但“ARC”核聚變反應堆依靠強大的新型磁鐵技術， 能夠產生比其它大型核聚變反應堆更多的能量輸出。 # ^/ L. K: {' `
9 S# L# X" a6 x3 U5 O) l 托卡馬克式反應堆是所有最有前途的核聚變反應堆之一。托卡馬克式係統是一種像油炸圈餅樣的環形真空室。燃料在其中被加熱到1.5億攝氏度以上，形成熾熱等離子體。然後利用超強磁場驅動等離子體離開安全殼內壁。在安全殼的周圍有一圈超導線圈，負責產生超強磁場。然而，到目前為止，這種線圈是所有核聚變反應堆設計方案中的一大技術瓶頸。 # h' N& P! H1 r& \" k# ~, X$ G" P
“ARC”核聚變反應堆與其它的托卡馬克式係統稍有不同，因為它采用了一種可商業應用的新型超導體，這種超導體由稀土鋇銅氧材料製成。通過這種線圈可以產生更為強大的磁場，能夠更好地約束超熱等離子體，讓反應堆體積更小、造價更低、建造更容易。 * Q' Y: E: r' K/ S! F! Z
![]() “ARC”核聚變反應堆外觀形似油炸圈餅，與電影《鋼鐵俠》中托尼-斯塔克所使用的核反應堆很像。
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. Q% |" N/ H- k0 R! O! [ “ARC”新型核聚變反應堆可用於核聚變的基礎研究，也可以作為核聚變電廠的原型。據研究人員介紹，隨著磁場能量的提升，核聚變產生的能量成四次方倍增。這就意味著，磁場能量提高一倍，產生的聚變能量將提高16倍。麻省理工學院研究團隊成員布蘭頓-索爾博姆解釋說，“磁場能量的任何一點點提升，將為你帶來巨大的收獲。”雖然這種新型超導體並不能將磁場能量提高到兩倍。但是，它們的磁場強度足以將核聚變產生的能量提高到標準超導技術的10倍。這種巨大的進步將促進反應堆設計方案的優化和改進。
$ l- ~7 u5 P! G+ j- I 目前，世界上最強大的聚變反應堆是ITER（國際熱核實驗反應堆），位於法國，目前正在建造中。該反應堆的建造預算大約為400億美元。“ARC”核聚變反應堆是一個500兆瓦的反應堆，直徑約為“ITER”反應堆的一半。“ARC”的大半徑為3.3米，小半徑為1.1米。盡管尺寸和磁場強度不同，但“ARC”與“ITER”物理原理完全一致。
1 `. ~" _; K/ y! E ![]() “ARC”核聚變反應堆剖面圖。雖然體積更小，造價更低，但“ARC”核聚變反應堆依靠強大的新型磁鐵技術， 能夠產生比其它大型核聚變反應堆更多的能量輸出。
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5 ~: m! G: H; v7 d- g0 N 根據目前的設計方案，“ARC”核聚變反應堆產生的能量將是維持它運行的所需能量的大約三倍。不過，索爾博姆認為，隨著係統的改進，這一倍數將是五到六倍。目前，還沒有任何反應堆能夠產生如此高的能量。因此，研究團隊認為，這將是核聚變技術的一大突破。這樣的反應堆，僅僅一台所產生電能就足以滿足10萬人的日常使用。研究團隊表示，在五年內，將有大小和複雜度近似的裝置面世。
! U3 X- |3 w0 a% H* H 托卡馬克能源公司首席執行官大衛-金漢姆表示，“核聚變能源將是22世紀地球上最重要的能源之一。” | 
發表於 2015-8-22 15:51:13
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