MIT實現核聚變新突破，15年內用上核聚變能源？

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圖片來源：Ken Filar/MIT

核聚變供能的夢想或許到了破曉前的黎明。麻省理工學院的科學家宣布，他們與私人公司Commonwealth Fusion Systems（CFS）合作，將在15年內讓核聚變從一項昂貴的科學實驗轉變為一種可行的商業能源。

CFS已經獲得了義大利能源公司埃尼（Eni） 5000萬美元的投資，該公司的首席執行官Bob Mumgaard表示:「該項目的初衷是及時開發出有效的能源來應對氣候變化。我們相信，我們擁有足夠的技術、速度和規模，在15年內用上無碳核聚變能源。」

作為零碳排放的能源，核聚變具有廣闊的前景。但問題是，到目前為止，所有的核聚變實驗所能產生的能量十分有限，無法用於工業化發電。數十年來，在核聚變領域，令人失望的結果不斷積累。這讓不少人認為，「核聚變是未來能源」只是一句笑話。

目前，多數報道認為核聚變發電有望在30年內實現，但來自麻省理工學院的團隊相信，通過使用新型超導材料生產聚變反應堆中的超強磁鐵，他們可以將時間減半。

加拿大約克大學的等離子體物理學家Howard Wilson參與的是另一項核聚變研究，他說：「這個項目最激動人心的部分是高場磁體。」

聚變的基本概念是將較清的元素聚合為更重的元素。當氫原子在承受足夠高的壓力時,它們的原子核聚合在一起，形成氦原子,並在這一過程中釋放大量能量。然而，這一過程僅在極端溫度為數億攝氏度時產生凈能量，而這一溫度比太陽中心還熱，任何固體材料都難以承受。

為了解決這個問題，科學家使用強磁場來承載熱等離子體（一種亞原子粒子的氣態湯），以阻止它與環形腔室的任何部分接觸。

最新推出的超導材料——一種塗有釔鋇銅氧（YBCO）的鋼條，可以讓科學家生產體積更小、能量更強的磁鐵，這或將減少聚變反應啟動所需的能量。Wilson說：「磁場越強，束縛住核聚變燃料就更容易」。

計劃中的聚變實驗名為Sparc，要比法國目前正在建造的國際熱核聚變實驗堆項目小得多——體積大約只有後者的1/65。

實驗反應堆設計生產約100MW的熱量。它將以大約10秒的脈衝形式產生能量，功率與一個小城市的耗電量相近。科學家預計產生的能量將超過加熱等離子體的能量的兩倍，從而實現最終的技術里程碑：聚變的凈能量為正值。

Wilson教授對於聚變能源實現的時間很謹慎，他表示儘管該項目令人激動，但他不認為這一目標能在15年內實現。

核聚變擁有其他能源無法比擬的優勢。與化石燃料以及核裂變反應以鈾為燃料不同，氫從來不會短缺。聚變反應不會產生溫室氣體，也不會像傳統的核裂變反應一樣產生危險的放射性廢料。

麻省理工學院主管研究的副校長Maria Zuber表示，聚變的發展將在應對氣候變化上有明顯的先進性。「這則新聞的核心是一個偉大的想法——一種實現核聚變凈能量為正值的可行、可靠方法，」她說，「如果我們成功，全世界的能源系統都將會轉型。我們對此十分期待。」

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