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核聚变

引导图像©CFS / MIT-PSFC - T. Henderson的CAD渲染

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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。电力将会如此便宜以至于现在看来不可能的项目可以触手可及,比如商业太空飞行,白泥化海水, 或者直接空气碳捕获。

现在,来自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,到2035年,太阳自身的能量来源——核聚变可能成为现实。

新型紧凑型聚变反应堆

来自麻省理工学院的研究人员团队发布本周七个同行评论的论文,提出了一个论点,即SPARC可能会产生两倍的功率。

一些科学家认为融合是下一个世纪可靠,可靠的能源的最佳希望。

这对于燃气、太阳能或传统的核电站来说是不值得注意的(发电才是关键!)但是核聚变真的很难持续下去。尽管我们已经使用核聚变反应堆几十年了,但我们并没有将其用于发电,因为它们需要更多的能量来运行。

反应堆仍由麻省理工学院和叫做联邦融合系统的启动公司开发 - 但预计建筑将在明年夏天开始,需要3到4年才能完成。据计划,仍然有许多,许多障碍,但如果所有人都根据计划,我们可以在未来十年内看到由核融合的电力。纽约时报

为什么这很重要

据估计,全球能源消耗将几乎增加到2050年的50%- 全球气温随身升起。现在,我们大多依靠化石燃料:85%全球能源2018年来自石油、天然气和煤炭的能源占比仅为4%,而可再生能源和煤炭的能源占比仅为4%传统的核能源

一些科学家认为,核聚变是为下个世纪提供足够清洁、可靠的能源,同时又能减少碳排放的最大希望。

把阳光带到地球上

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行,它有潜力产生大量的能量。

这里的挑战在于制造等离子体需要大量的能量,而等离子体几乎会摧毁它所接触的任何东西。我们需要设计和建造一种机器,它不仅能产生等离子体,而且能有效地容纳等离子体。

太阳之所以能做到这一点,是因为它的巨大引力压缩氢原子,把它们加热到足以聚变的程度,并包含整个反应过程。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各个方面,在它能够自我维持之前,反应就会失败。

尽管如此,麻省理工学院的研究人员还是希望Sparc能够利用最新的电磁技术来克服这一障碍。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,而不需要注入大量的外部能量。

这将使Sparc产生的核聚变可与世界上最大的核聚变项目(称为it)尽管小得多 - 而且,至关重要的是,使用比消耗更少的能量产生它。然后可以使用额外的能量来制作电力。

我们已经有核电站 - 这是不同的

我们的目前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。核裂变涉及到分裂重原子,比如铀,而核聚变涉及到以巨大的力将两个微小的氢原子聚合在一起。

Fusion是更强大的方式 - 相同的大小融合反应堆会产生四次和裂变反应堆一样重要。

此外,许多人担心裂变产生的放射性物质——如果处理不当,它会非常危险(嘿,切尔诺贝利核事故)。融合不会产生放射性废物。

优势融合

融合可以绕过裂变,化石燃料和可再生能源所带来的挑战。

融合将在需要时提供恒定,稳定的功率。

首先,其燃料实际上是无限的。融合使用自然界丰富的氢同位素(海水或者我们很容易就能做的。我们不需要那么多。据估计一个聚变反应堆只需要11磅氢气就能产生相当于3600多万磅煤的能量。

第二,它是干净的- 没有二氧化碳,空气污染或放射性废物。

最后,它将(理论上)可靠。虽然太阳能和风依赖于不一致的电源或巨大电池备份来源,但融合将在我们需要时提供恒定,稳定的功率。

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,而且许多设计特征仍在制定出来。MIT Plasma Scient Center副主任和SPARC的主要研究人员之一Martin Greenwald,小心不要过度承诺,​​因为还有很多工作要做。但是,他指出这些研究中的数学和物理是验证的第一步。

他告诉麻省理工学院:“我们还没有碰到过这样的情况:‘哦,这预示着我们无法达到我们想要的目标。’”

“我们相信它会成功的。”

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