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法国热核实验室取得超大磁铁 核融合迈出重要一步

2021-09-13 来源:美联社浏览数:52 环宇视展国际会展网

核心提示:虽然核融合(Nuclear fusion)总是被调侃「触不可及的未来梦幻能源」,但是仍然有许多科学家在研究,期望它真能在不远的未来实用化。美国与欧洲两个科学团队,在近各自取得类似的里程碑,他们都制作出超强力磁铁,这是可控核融合的关键技术。

国际热核实验反应炉正在组装中,它呈现圆柱型,四周是由相当巨大的电磁铁所围绕,以控制中间的环型核融合反应区。 (图/美联社)

虽然核融合(Nuclear fusion)总是被调侃「触不可及的未来梦幻能源」,但是仍然有许多科学家在研究,期望它真能在不远的未来实用化。美国与欧洲两个科学团队,在近各自取得类似的里程碑,他们都制作出超强力磁铁,这是可控核融合的关键技术。

美联社报导,法国南部国际热核实验反应炉(International Thermonuclear Experimental Reactor ITER)的科学家们,收到了超巨大磁铁的第一部分,该磁铁是由美国的制造团队依据实验室的委托而生产,它的磁力号称可以举起一艘航空母舰。

以拖板车运送的螺线管磁铁,同样的磁铁还需要十几枚。 (图/美联社)

在完全组装后,这块巨大磁铁直径4公尺,高度接近20公尺,相当于7层楼高,国际热核实验室将要实验,如何用高强度磁场来稳定包覆高温高压电浆流,使核融合反应能在内部运行。

在美国麻州理工学院与一家私人企业的研究团队也达成相似的成就,团队宣布他们也成功测试了世界上最强的高温超导磁体,距离人造太阳又推进一步,该团队甚至认为,进度已经超过ITER。

现行的核能都是核分裂,它以超铀元素为燃料,比较争议的是,在结束反应后,会产生放射值依然高的耗乏核燃料,如何处理成为问题。而且三哩岛、车诺比与福岛事故,产生反应炉故障与熔毁的事故,使得大众对核能有更多误解。另一种核能就是核融合,是将极轻的元素透过高温高压,融合成较重的新元素,其间会产生能量。核融合的支持者表示,融合过程产生的能量比分裂来的高,而且逸散的辐射值很低,相当清洁且几乎用之不竭。

自然界里有天然的核融合反应炉,那就是天上的太阳那样子的恒星,在太阳里,每分每秒都有成吨的2个氢原子被合成1个氦原子,并释放一些能量。

法国南部国际热核实验反应炉

但是在地球上要实现同样的反应,需要难以想像的热量和压力,由于地球无法产生太阳那样强大的引力,因此只能升高温度,使得人造核融合的启动温度必须是太阳核心温度的3~4倍,可能需要摄氏1亿度。

没有任何炉具可以承接1亿度的高温,因此是只能将将氢气转化为带电气体或离子体(电浆态),闪电就是一种电浆态,这就可知电浆态是极端高温的,但是它有磁性,所以可以用强力磁场在环形真空室中进行控制。

这就是在ITER需要强大的超导磁铁的原因,科学家们表示,ITER 现在已经完成了 75%,他们的目标是在 2026 年初启动这具试验反应炉,假如实验成功,目标是到 2035 年实现融合反应的实用化,也就是反应生成的能量,是加热高温电浆所需能量的10倍,从而证明核融合技术是可行的。

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