模擬太陽發熱方式來發電，即將實現！

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麻省理工學院計划進行的核聚變實驗

太陽靠核聚變反應帶來光和熱，若人類能以這種方式產能，那將十分完美，因為這種能量代表著零碳和無燃燒的能源，但產生可控核聚變需要的條件非常苛刻，例如，太陽中心溫度達到1 500萬攝氏度，另外還有巨大的壓力才能使核聚變正常反應，而地球上沒辦法獲得巨大的壓力，只能通過提高溫度來彌補，不過這樣一來溫度要到上億度才行。所以，到目前為止，每個核聚變實驗都是在能量赤字的情況下實施的，以它作為一種發電方式顯得毫無益處。幾十年來，人們對核聚變失望，甚至這樣的理念成為一個笑話：核聚變一直並將永遠都是未來的能源。

但近期，美國一項重要的新計劃稱，核聚變發電的夢想即將實現——未來15年內，核聚變能量將投入電網。

麻省理工學院科學家和一家私營公司合作開展了這一項目，他們計劃採取一種截然不同的方式，將核聚變從昂貴的科學實驗產品轉變為一種可行的商業能源。研究團隊計劃使用一種新型高溫超導體，並預測這種高溫超導體將能幫助製造出世界上第一個核聚變反應堆，而這些反應堆產生的能量比實現核聚變反應所需要的能量更多。

這家名為Commonwealth Fusion Systems的私營公司已經從義大利能源公司埃尼（Eni）獲得了5 000萬美元的資金支持，公司首席執行官鮑勃?蒙加德（Bob Mumgaard）表示：「我們的願望是及時應對氣候變化。我們相信以目前擁有的科技、研發速度和規模，可以在未來15年內將無碳核聚變能量應用於發電。」

通常認為實現核聚變發電至少需要30年，但麻省理工學院的研究團隊認為，他們可以將時間縮短一半——通過使用新型超導材料製造超強力磁體——聚變反應堆的主要組成部分之一。

約克大學的等離子體物理學家霍華德?威爾遜（Howard Wilson）教授在從事不同的核聚變項目研究，他表示：「最令人興奮的部分是高場磁鐵。」

核聚變的基本原理是將兩個較輕的元素結合在一起形成較重的元素。當氫原子被擠壓得足夠嚴重時，它們會融合在一起形成氦氣，並在此過程中釋放出大量能量。然而，這一過程只在數億攝氏度的極端溫度下才能產生凈能量——比太陽中心溫度更高，任何固體物質都無法承受這種溫度。

為了解決這個問題，科學家利用強大的磁場來固定熱等離子體——亞原子粒子的氣態濃霧——以阻止它與環狀室內的任何部分接觸。

一種最新獲得的超導材料——塗有一種叫做釔鋇銅氧（YBCO）化合物的鋼帶——可以使科學家們製造出體積更小但磁力更強大的磁鐵。這可能會減少使核聚變反應發生所需的能量。

威爾遜表示：「磁場越強大，越能更緊實地壓縮燃料。」

相較於目前正在法國建造的國際合作項目——國際熱核聚變實驗堆計劃，被稱做Sparc的核聚變實驗體積將會小得多——大約只有1/65的體積。

設計該實驗反應堆的目的是產生大約100 MW的熱量。雖然它不會將熱量轉化為電能，但它會以大約10秒的脈衝發電——發電量差不多可供一個小城市使用。科學家們預計，這一產量將是用來加熱等離子體的電量的2倍多（能力產出多於投入），從而達到最終的技術里程碑：核聚變產生的絕對凈能量。

不像化石燃料，或者核裂變反應中使用的鈾等核燃料，核聚變實驗的氫氣永遠不會短缺。

這種反應既不會產生溫室氣體，也不會產生常規核裂變反應堆產生的有害放射性廢料。

麻省理工學院負責該研究的副主任瑪麗亞?朱貝（Maria Zuber）教授表示，這一發展可能是應對氣候變化的重大進展。她說：「今天新聞的核心是一個重要的想法——一個實現核聚變絕對凈能量的可靠可行的計劃。如果我們成功了，世界的能源系統將會就此改變。我們對此感到非常興奮。」

不過，威爾遜教授對這項研究持謹慎態度，他說，雖然這個項目令人興奮，但他還不知道該項目如何實施，以致15年內將能源投入電網的目標。

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