美設(shè)計(jì)出新型核聚變反應(yīng)堆模型

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       據(jù)美國(guó)每日科學(xué)網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)工程師設(shè)計(jì)出一種新型核聚變反應(yīng)堆模型，當(dāng)將其升級(jí)到一座大型發(fā)電廠大小時(shí)，成本比能提供同樣電力產(chǎn)出的燃煤發(fā)電廠還低。

       核聚變幾乎不會(huì)帶來(lái)放射性污染等環(huán)境問(wèn)題，且其原料可直接取自海水中的氘，來(lái)源幾乎取之不盡，是理想的能源方式，但核聚變能目前的設(shè)計(jì)成本很高，與使用煤和天然氣等化石燃料的系統(tǒng)相比不具成本優(yōu)勢(shì)，不過(guò)，最新研究的主要負(fù)責(zé)人、華盛頓大學(xué)航空航天學(xué)教授托馬斯·亞伯表示：“我們最新設(shè)計(jì)出的核反應(yīng)堆有望產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)可行的核聚變能。”

       這個(gè)名為“dynomak”的核聚變反應(yīng)堆由亞伯和曾在麻省理工學(xué)院研究核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的博士生德里克·薩瑟蘭合作進(jìn)行?；谀壳暗募夹g(shù)，他們?cè)谝粋€(gè)密閉空間內(nèi)制造出了一個(gè)磁場(chǎng)，將等離子體“囚禁”在合適的地方，而且時(shí)間足夠長(zhǎng)，讓核聚變可以產(chǎn)生，使熱的等離子體可以發(fā)生反應(yīng)并燃燒。研究表明，這一反應(yīng)堆本身就能很好地保持穩(wěn)定，這意味著，它會(huì)持續(xù)加熱等離子體從而維持熱核反應(yīng)。

       磁場(chǎng)對(duì)于聚變反應(yīng)堆繼續(xù)運(yùn)行必不可少，目前有幾種磁場(chǎng)制造方式。新設(shè)計(jì)中的磁場(chǎng)名為“球型馬克（spheromak）”，其大部分磁場(chǎng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電流形成等離子體本身而形成，這就減少了所需物質(zhì)的數(shù)量且使研究人員能壓縮反應(yīng)堆的大小。

       其他核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，例如目前正在法國(guó)進(jìn)行的“國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃”項(xiàng)目更大，因?yàn)镮TER依靠環(huán)繞設(shè)備外部旋轉(zhuǎn)的超導(dǎo)線圈來(lái)提供同樣的磁場(chǎng)。相比較而言，新設(shè)計(jì)的核反應(yīng)堆成本僅為ITER的十分之一，但產(chǎn)能為其5倍。

       亞伯研究表明，依靠他們的設(shè)計(jì)建造的核聚變反應(yīng)堆生產(chǎn)10億瓦電力的成本為27億美元；而煤電廠生產(chǎn)同樣電力的成本為28億美元。新設(shè)計(jì)似乎比煤發(fā)電更經(jīng)濟(jì)可行。

       目前，“dynomak”核反應(yīng)堆模型的大小和電力產(chǎn)出僅為最終大小和產(chǎn)出的十分之一，還有很大的改進(jìn)空間。研究人員對(duì)模型進(jìn)行的測(cè)試表明，其能成功地維持等離子體的運(yùn)行，且隨著研究的進(jìn)一步發(fā)展以及設(shè)備的擴(kuò)張，他們能升級(jí)到更高溫度的等離子體并得到更大的聚變能產(chǎn)出。

       該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)核反應(yīng)堆的概念申請(qǐng)了專利并計(jì)劃繼續(xù)對(duì)模型進(jìn)行研究和升級(jí)。美國(guó)能源部對(duì)最新研究提供了資助。