新设计终于有助于将融合功率与现实更接近

提出的电弧反应器的剖视图。由于强大的新磁铁技术，较小，较低昂贵的电弧电抗器会将与更大的反应堆相同的电源输出。插图礼貌的麻省理工学院弧队

磁铁技术的进步使MIT科学家能够为实用的紧凑型托卡马克融合反应堆提出新的设计。

这是一个老笑话，许多融合科学家厌倦了听证会：实用的核聚变电厂距离仅为30年 - 并且永远是。

但现在，最后，笑话可能不再是真的：他们说，磁铁技术在麻省理工学院的研究人员启用了MIT的研究人员 - 他们说，这是一个可能的紧凑型托卡马克融合反应堆的设计。实用融合力的时代，可以提供几乎取之不尽的能源，可能会靠近。

使用这些新的市售超导体，稀土钡铜氧化铜（REBCO）超导磁带，生产高磁场线圈“只是通过整体设计的涟漪”，核科学与工程教授和麻省理工学院总监Dennishyte等离子科学与融合中心。“它改变了整个事情。”

较强的磁场使得可以产生超液位的所需的磁监管 - 即融合反应的工作材料 - 但在比先前设想的那些更小的装置中。依次减少，又使整个系统更便宜，更快地建造，并且还允许在电厂设计中进行一些巧妙的新功能。拟议的反应器，使用广泛研究的Tokamak（甜甜圈形）几何形状，在融合工程和设计中，由Whyte，Phd候选人Brandon Sorbom和11人在麻省理工学院进行了共同作伪社。本文始于Whyte教授的设计课程，并在课程结束后成为学生LED项目。

电厂原型

新的反应堆专为融合的基本研究而设计，也是可能产生显着电力的潜在原型电厂。该团队表示，基本的反应堆概念及其相关元素基于经过良好测试的，并经过验证的原则，在麻省理工学院和世界各地的MIT研究中发展出来。

“磁场高得多，”索尔伯姆说，“让你达到更高的性能。”

融合，为太阳供电的核反应涉及将氢原子对形成氦，伴有巨大的能量释放。坚硬的部分一直在限制超血浆 - 一种带电气体的形式 - 同时将其加热到比恒星芯更热的温度。这是磁场如此重要的地方 - 它们有效地捕获了装置的热中心中的热量和颗粒。

虽然系统的大多数特性往往与尺寸变化成比例变化，但磁场上变化对融合反应的影响得多得多是极端的：可实现的融合功率根据磁场增加的第四功率而增加。因此，磁场将产生16倍的融合功率增加。“磁场的任何增加都会为您提供巨大的胜利，”索贝姆说。

十倍提升力量

虽然新超导体不会产生相当长的场实力，但与标准超导技术相比，它们足以提高融合功率约为10倍，索尔伯姆说。这种戏剧性改进导致反应堆设计的级联潜在的改进。

世界上最强大的计划融合反应堆是一个称为正在建设的巨大的设备，预计将花费400亿美元。Sorbom和麻省理工学院团队估计新的设计，大约一半的艾滋头直径（在新超导体中被设计之前设计），将在成本的一小部分和较短的施工时间内产生相同的功率。

尽管尺寸和磁场强度的差异差异，所提出的反应堆称为弧，是基于“完全相同的物理”作为迭代，HOWTE说。“我们没有推断出一些全新的制度，”他补充道。

新设计中的另一个关键进展是一种用于从甜甜圈形反应器中除去融合功率芯的方法，而无需拆除整个装置。这使得它特别适合通过使用不同的材料或设计来进一步改善系统来进行微调性能。

另外，与磨料一样，新的超导磁体将使反应器能够以持续的方式操作，从而产生稳定的功率输出，与当今只能在不过热铜线圈的情况下只能运行几秒钟的实验反应器。

液体保护

另一个关键的优点是，用于围绕这种反应器中的融合室的大多数固体橡皮布材料由可以容易地循环和更换的液体材料代替，消除了在材料随时间降解时对昂贵更换程序的需要。

“这是一种极其严酷的环境，用于[固体]材料，”·瓦特说，所以用液体取代这些材料可能是一个主要的优势。

目前，正如所设计的那样，电抗器应该能够生产长时间的电力，以便保持其运行需要的电量，但是俄罗斯州的设计可能会改善，以增加比例为大约五六次，俄罗斯罗伯斯说。到目前为止，没有融合反应器生产的能量消耗，因此这种净能源将是融合技术的重大突破，团队说。

他们说，该设计可以产生一个反应堆，以为大约10万人提供电力。他们说，在大约五年内建立了类似的复杂性和尺寸的装置。

“融合能量肯定是22世纪地球上最重要的电力来源，但我们需要比避免灾难性的全球变暖更快，”托卡马克能源有限公司首席执行官David Kingham说，他没有与这项研究有关。“本文展示了更快进步的好方法，”他说。

Kingham说，MIT Research说：“表明，走向较高的磁场，一个麻省理工学院专业，可以导致更小的（并且因此更便宜，更快地建立）设备。”他说，这项工作是“卓越的品质”; “…下一步将是改进设计并制定更多的工程细节，但工作已经应该引起政策制定者，慈善家和私人投资者的注意。”

该研究得到了美国能源部和国家科学基金会的支持。

出版物：B.N.索尔布姆等人。，“arc：紧凑，高场，融合核科学设施和示范电厂，具有拆卸磁铁，“融合工程与设计，2015; DOI：10.1016 / J.Fusengdes.2015.07.008