有了这个新反应堆,核聚变更接近现实

麻省理工学院的研究人员发表了一项新的紧凑型反应堆的有希望的研究。如果成功的话,核聚变将在20世纪30年代实现。

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如果核聚变是一种可行的能源,一切都可以通电。电力将是如此便宜,以至于现在看来不可能的项目可以在我们的掌握范围内,比如商业太空飞行、脱盐海水直接空气碳捕获。

现在,麻省理工学院的研究人员说,核聚变——太阳本身的动力源——可能在2035年成为现实,这要归功于一种叫做Sparc的新型紧凑型反应堆。

一种新型紧凑型聚变反应堆

麻省理工学院的研究小组发布本周有七篇同行评议的论文,提出了一个论点,即Sparc可以产生两倍于它消耗的电力。

一些科学家认为核聚变是下个世纪获得足够清洁可靠能源的最大希望。

对于天然气、太阳能或传统核电站来说,这一点并不值得注意(发电才是关键!)。但是核聚变真的很难维持。尽管我们已经有了几十年的聚变反应堆,但我们并没有用它们来发电,因为它们运行所需的能量比它们发出的能量还要多。

该反应堆仍由麻省理工学院和一家名为“联邦核聚变系统”的初创公司开发,但预计最早将于明年夏天开始建造,需要3到4年时间才能完工。目前仍有许多障碍需要清除,但根据报告,如果一切按计划进行,我们可能在未来十年看到核聚变发电纽约时报.

为什么这很重要

据估计,全球能源消耗几乎将增加到2050年达到50%-全球气温也随之上升。现在,我们主要依靠化石燃料:85%的能源来自石油全球能源2018年,能源来自石油、天然气和煤炭,而可再生能源和可再生能源仅占4%传统核能.

一些科学家认为核聚变是下个世纪在减少碳排放的同时获得足够清洁可靠能源的最大希望。

把太阳带到地球

聚变反应堆产生的等离子体非常热-比太阳还热-这就是为什么它有可能产生一吨的能量,如果你能让它可靠地运行。

这里的挑战是制造等离子体需要一吨的能量,而等离子体几乎会摧毁它接触到的任何东西。我们需要设计和制造一台不仅能产生等离子体而且能有效容纳等离子体的机器。

太阳之所以能做到这一点,是因为它的巨大引力压缩了氢原子,将它们加热到足以熔合的程度,并包含了整个反应。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,这些磁场需要大量的能量,如果它们不能完全均匀地挤压等离子体的各个侧面,那么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——使其能够维持自己的反应,而无需注入成吨的外部能量。

这将使Sparc能够产生与世界上最大的核聚变项目(称为ITER公司)尽管体积小得多,但最关键的是,生产它所消耗的能量要比消耗的能量少。然后多余的能量可以用来发电。

我们已经有了核电站-这是不同的

我们当前的核电站使用所谓的裂变-以及超过10%的世界电力来自这些植物。裂变涉及分裂重原子,如铀,与聚变相反,聚变涉及以巨大的力量将两个微小的氢原子聚变在一起。

聚变是更强大的方式-同样大小的聚变反应堆将产生四次相当于一个裂变反应堆。

另外,许多人担心裂变产生的放射性物质——如果处理不当,可能会非常危险(嘿,切尔诺贝利). 聚变不会产生放射性废物。

融合的优势

聚变可以绕过裂变、化石燃料和可再生能源带来的挑战。

聚变将在我们需要的时候提供稳定的能量。

首先,它的燃料几乎是无限的。聚变使用的氢同位素要么在自然界中丰富(海水,例如)或我们可以轻松制作的。我们不需要那么多。估计是一个聚变反应堆能产生相当于3600多万磅煤的氢气。

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(理论上)是可靠的。虽然太阳能和风能依赖于不稳定的能源或大量的备用电池,但核聚变将在我们需要时提供稳定的电力。

巨大的障碍依然存在

这些研究是有希望的,但反应堆仍处于早期阶段,许多设计特点仍在制定中。麻省理工学院等离子体科学与核聚变中心副主任、Sparc的主要研究人员之一马丁·格林沃尔德(Martin Greenwald)谨慎地表示,由于还有太多的工作要做,所以不要过分承诺。然而,他指出,这些研究中的数学和物理是第一步。

他告诉麻省理工学院说:“我们没有遇到过这样的情况,我们说,‘哦,这是在预测我们不会达到我们想要的目标。’。

“我们相信这会奏效。”

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