陈根:强大电磁铁,有助实现聚变核能

文|陈根

托卡马克(Tokamak)是一种环形装置,可以通过约束电磁波驱动创造氘、氚实现聚变的环境和超高温,并实现人类对聚变反应的控制。受控热核聚变在常规托卡马克装置上已经实现。但常规托卡马克装置体积庞大、效率低,突破难度大。

上世纪末,科学家们把新兴的超导技术用于托卡马克装置,使基础理论研究和系统运行参数得到很大提高。据科学家估计,可控热核聚变的演示性的聚变堆将于2025年实现,商用聚变堆将于2040年建成。

不久前,中国的全超导托卡马克核聚变实验装置“东方超环”刷新了世界纪录:在其第98958次放电中,成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行,是1亿摄氏度20秒原纪录的5倍。

近日,麻省理工学院(MIT)的研究人员成功开发出一种高温超导磁铁,其磁场强度达到20 Teslas,打破有史以来最强磁场强度的世界纪录该磁铁或将成为开启核聚变并向世界提供清洁无碳能源的进程加速。

新磁铁由16个板块堆叠在一起组成,高约3米,利用一种叫做ReBCO的超导材料。在大约两周的运行时间内,它能够达到破纪录的20特斯拉的磁场强度。此外,被束缚的等离子体可以被加热到1亿摄氏度或更高的温度,从而能够触发核聚变反应。

人工聚变反应以前也曾发生过,但到目前为止,它们运行所消耗的能量总是大于产生的能量(保持这些磁场以容纳等离子体需要大量的能量)。通过改进磁体,研究人员有望开发出第一个最终生产出能量大于消耗的反应堆。

值得一提的是,有了该磁体,就有可能在体积仅之前1/40的反应堆中获得类似的性能。而且,用于驱动反应堆的燃料将是水中的氢同位素——由于我们拥有几乎无限的水,这些反应堆几乎可以无限期地运行。

未来,有望在2025年前,研究人员能够将他们开发的强大的新磁铁排列到托卡马克反应堆中,并由此产生净正核聚变。

(0)

相关推荐

  • 英国的一个实验性聚变反应堆已成功通电

    经过长达七年的漫长发展,英国的一个实验性聚变反应堆已成功通电,并实现了"首次等离子体":确认其所有组件都能协同工作,将氢气加热到物质的等离子相. 上周,由牛津郡库勒姆市的一台名为M ...

  • 麻省理工团队打造世界最强聚变磁体 产生的磁场是地球自然磁场50万倍

    打开凤凰新闻,查看更多高清图片 在核聚变领域,有些人正以追求清洁的.取用之不竭的能源而大干一场,比如那些将世界上最大的托卡马克反应堆--ITER--组装在一起的七层建筑.近日,麻省理工学院(MIT)科 ...

  • MIT制造出迄今最强的磁铁,使核聚变的托卡马克装置变得可行

    2021.09.10 , 14:45 麻省理工学院(MIT)的科学家们宣布,核聚变技术来到了"分水岭时刻". 总所周知,核聚变效率更高,同时几乎没有放射性的副产品,属于绿色能源. ...

  • 强大电磁铁有助实现聚变能

    强大电磁铁有助实现聚变能 来源:<中国科学报>2021-09-10 09:24 X 研究人员正在研究产生20特斯拉磁场的新磁铁.图片来源:GRETCHEN ERTL/CFS 由于一种新型超 ...

  • 超导托卡马克装置只能运行几百秒吗?为什么?

    为什么超导托卡马克装置只能运行几百秒? 其实无论是是磁约束中的托卡马克还是仿星器.或者球形环.磁镜等还是惯性路子的国家点火装置,统统都不能连续运行,当然两者未来的前途也不一样,磁约束封闭环境比较适合用 ...

  • 历时七年,英国实验性核聚变反应堆点火成功

    majer @ 2020.11.04 , 15:44 上周,经过漫长的7年发展,英国牛津郡Culham的一台名为MAST Upgrade的机器为实验性核聚变反应堆成功通电,制造出了"首团等离 ...

  • 陈根:适当压强,有助延长锂电池寿命

    文|陈根 锂离子电池是目前最为广泛利用的一种电池,其具有能量密度大.自放电率低.电势差高.循环寿命长等优点.锂离子电池已在许多领域实现应用,如手机.电动汽车.卫星.飞船.水下机器人等. 锂电池之所以发 ...

  • 陈根:走向塑料时代,当呼吸都是塑料的形状

    文/陈根 材料是人类社会发展的基础和先导,其中,具有密度小.易加工.高性能.多功能等优异性能的塑料,则广泛应用于国民经济各领域.塑料工业是国民经济的支柱产业,然而,不规范生产.使用塑料制品和堆放塑料废 ...

  • 陈根:芯片再突破,IBM首发2nm芯片技术

    文/陈根 芯片是市场的灵魂,也是信息产业的三要素之一,芯片起则科技起,科技兴则国家兴. 简单来说,芯片就是采用几百道复杂的工艺,把一个电路中所需的晶体管,包括二极管.电阻.电容和电感等元器件及布线互联 ...

  • 陈根:宏观量子纠缠,被首次观测

    文/陈根 "量子纠缠",是一种只发生在量子系统中的神奇现象.两个纠缠后的量子,即使相隔数光年的遥远距离,彼此也可以在瞬间相互影响,这种相互影响的速度超越了光速,打破了时间和空间的限 ...

  • 陈根:生物机器人——依靠细胞“长成”

    文/陈根 科幻作品<云端杀机>中曾描述过这样一个场景:像蚁群一样的有机组织,形成千万级别的简易飞机群,以蜂拥而至.出奇制胜的步骤完成了刺杀行动.这一场景生动展现了集群机器人的设计理念和威力 ...

  • 陈根:塑料的渗透,从海洋到海归

    文/陈根 材料是人类社会发展的基础和先导,高分子材料,如塑料.橡胶和合成纤维等具有密度小.易加工.高性能.多功能等优异性能,广泛应用于国民经济各领域. 其中,塑料工业可以说是国民经济的支柱产业,但不规 ...

  • 陈根:人工智能助力医疗,追溯癌症起源

    文/陈根 人工智能在医疗卫生领域广泛应用正形成全球共识.可以说,人工智能以独特的方式捍卫着人类健康福祉,除了在诊疗手术.就医管理.医疗保险发挥作用,基于算法的人工智能近年来更是推动着疾病诊断与药物研究 ...

  • 陈根:畸形狂欢背后,起底饭圈乱象

    文/陈根 从倒奶"打投"到虚假做票,饭圈粉丝们的疯狂行为终于把饭圈送出了圈.近日,选秀综艺<青春有你3>受到热议.一是涉及热门选手余景天的背景争议,二是网络上" ...