科學(xué)家們一直想要借助核聚變過程為城市提供能源。核聚變反應(yīng)能夠產(chǎn)生大量的可持續(xù)能量，而且完全無碳。據(jù)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家稱，一個(gè)投資3千萬美元的研究項(xiàng)目有可能讓核聚變技術(shù)在未來15年內(nèi)得到推廣。
麻省理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)與一家名為融合系統(tǒng)聯(lián)盟公司（CFS）的私人企業(yè)建立合作關(guān)系進(jìn)行一個(gè)快速的研究項(xiàng)目，研究人員稱他們的合作能夠明顯加快聚變技術(shù)的研發(fā)。研究人員在一份聲明中稱，這個(gè)項(xiàng)目的最終目標(biāo)是建立一個(gè)緊湊型的全功能核反應(yīng)堆，也就是我們所說的托卡馬克裝置，這種裝置小到能夠安裝在卡車。
但是研究人員第一步需要建立世界上最強(qiáng)大的超導(dǎo)電磁鐵，這是建造聚變反應(yīng)堆的關(guān)鍵部分。麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)從CFS公司獲得了3千萬美元的資金，研究團(tuán)隊(duì)希望在未來三年內(nèi)完成項(xiàng)目的第一階段。麻省理工學(xué)院校長(zhǎng)L. Rafael Reif稱：“超導(dǎo)磁鐵技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)讓聚變能有可能為我們所用，這就能夠?yàn)槲覀兇蛟煲粋€(gè)安全而且無碳的能源未來。”
當(dāng)兩個(gè)較輕的原子融合形成一個(gè)較重的原子時(shí)就會(huì)發(fā)生聚變反應(yīng)。由于這個(gè)新原子的質(zhì)量略低于兩顆融合原子的質(zhì)量，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能守恒定律(E=mc^2)，這一融合過程就會(huì)以光和熱的形式產(chǎn)生大量的能量。恒星內(nèi)會(huì)經(jīng)常發(fā)生這一自然過程。科學(xué)家們認(rèn)為他們能在地球上借助常見的原子再現(xiàn)這一過程，比如說能夠從水中提取的重氫原子等。
然而想要借助核聚變反應(yīng)獲得大量的能量，他們首先需要借助超高溫將氫氣加熱到一種等離子體狀態(tài)，這種狀態(tài)下它們的電子會(huì)被剝離下來。當(dāng)電子獲得自由時(shí)，等離子體就會(huì)具有導(dǎo)電性而且能夠借助磁場(chǎng)進(jìn)行操控。
當(dāng)然需要警惕的是，那種高溫下的等離子體能夠快速燒毀任何接觸到的容器。這也是為何要采用超導(dǎo)磁鐵的原因。借助強(qiáng)大的磁場(chǎng)，研究人員們能夠操控等離子體不讓其接觸反應(yīng)堆容器壁。
研究人員稱，在未來3年時(shí)間里，麻省理工學(xué)院計(jì)劃打造一種新的電磁鐵，它的強(qiáng)度將是之前實(shí)驗(yàn)所使用電磁鐵強(qiáng)度的3倍。這種磁鐵將由一種名為釔鋇銅氧化物的新超導(dǎo)材料制成。研究人員將把這種磁鐵安裝在一個(gè)被稱為“Sparc”的反應(yīng)堆原型中，研究人員認(rèn)為這個(gè)原型反應(yīng)堆足以為一座小城市提供持續(xù)而且安全的無碳能量。
如果反應(yīng)堆Sparc運(yùn)行狀況良好，它能夠成為建造商業(yè)聚變發(fā)電站的模板。商業(yè)聚變發(fā)電站將比這個(gè)原型大兩倍，而且它產(chǎn)生的電量完全能夠趕得上目前的許多發(fā)電站，但是它卻不會(huì)帶來溫室氣體排放。據(jù)麻省理工學(xué)院的研究人員稱，世界首個(gè)功能齊全的聚變發(fā)電廠將在15年內(nèi)投入運(yùn)行。
與此同時(shí)，聚變能源研究領(lǐng)域的其它大規(guī)模試驗(yàn)正在全世界范圍內(nèi)展開，其中就包含了法國(guó)的國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）項(xiàng)目的建造工作。ITER項(xiàng)目啟動(dòng)于2007年，這個(gè)項(xiàng)目是35個(gè)國(guó)家的合作項(xiàng)目，預(yù)計(jì)將在2040年完成。
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