IT之家 7 月 3 日消息，在尋找無碳清潔能源的道路上，核聚變可能是最可行的解決方案，因為它可以根據(jù)需求啟動和停止反應。
目前，30 多個國家（包括中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯和美國等等）正在法國合作建造國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）?！癐TER”在拉丁文中意為“道路”，因此這個實驗的縮寫“ITER”也意味著和平利用核聚變能源之路。
當?shù)貢r間 7 月 1 日，隨著 19 個巨大的環(huán)形場線圈運抵法國南部，ITER 宣布聚變能項目來自日本和歐洲的大型環(huán)形場線圈完工并交付。這標志著該反應堆設計過程的結束，距離投入使用僅一步之遙。
如圖所示，D 型的環(huán)形磁場線圈將被放置在 ITER 的真空容器周圍，這是一個類似于甜甜圈狀的腔室，也就是“托卡馬克”。在容器內(nèi)部，輕原子核將聚變成較重的原子核，并釋放出巨大的能量。
簡單來說，科研人員將“燃料”（氘和氚）以氣體的形式注入托卡馬克裝置，然后將電流通過氣體使其電離成等離子體，也就是物質(zhì)的第四態(tài)（由原子核和電子組成的“云”）。
然后，等離子體將被加熱到 1.5 億攝氏度（相當于 10 倍太陽核心溫度）。在這一溫度下，輕原子核的速度將被加速到足夠高，從而碰撞并“聚合”。為了塑造、限制和控制這種極其熾熱的等離子體，ITER 就必須為其加載一個無形的磁場籠，使其精確貼合真空容器的形狀，也就是這里用到的巨型線圈。
ITER 這里使用的是“鈮錫”和“鈮鈦”作為其巨型線圈的材料，相信大家或多或少聽說過。制造 19 個環(huán)形場線圈需要 8.7 萬多公里的細線，這些線束主要是在中國、歐洲、日本、韓國、俄羅斯和美國生產(chǎn)。
通電后，這一線圈就會變成電磁體。然后，科研人員就會用液氦將其冷卻到 -269℃ (4 開爾文) 時，它們此時就會變成超導體。
為了能夠精確獲得所需磁場，ITER 采用了三種不同的磁體組。18 個 D 形環(huán)形磁場線圈將等離子體限制在容器內(nèi)，還有 6 個環(huán)形疊加的偏置場線圈水平環(huán)繞托卡馬克裝置，共同控制等離子體的位置和形狀。
在托卡馬克的中心，圓柱形中央螺線管可利用能量脈沖在等離子體中產(chǎn)生強大電流。據(jù)介紹，ITER 的等離子體電流峰值將達到 1500 萬安培，這也創(chuàng)下了全球托卡馬克裝置新紀錄。
據(jù)介紹，這里用到的線圈是由歐洲和日本機構贊助并制造的，高 17 米，寬 9 米，重約 360 噸。此外，其適用的不銹鋼外殼重約 200 噸，足以抵抗 ITER 運行期間產(chǎn)生的巨大力量。
安裝完成后，這些環(huán)形磁場線圈將作為一個整體共同運行，這也是有史以來最強的磁體。它們將產(chǎn)生總共 41 吉焦耳的磁能，相當于是地球磁場的 25 萬倍左右。
組裝完成后，ITER 聚變反應堆將產(chǎn)生 500 兆瓦的峰值熱能。如果連接到電網(wǎng)，將能夠持續(xù)產(chǎn)生 200 兆瓦的電力，可滿足 20 萬戶家庭的用電需求。
公開資料顯示，ITER 科學裝置的核心是托卡馬克綜合體，高 80 米（包括地下室），長 120 米，寬 80 米，這也是 ITER 平臺的主體。這座七層高的建筑不僅將容納 ITER 托卡馬克，還將容納 30 多個用于機器運行的不同的工廠系統(tǒng)。
該反應堆僅設計過程就耗時 20 年，制造工作橫跨三大洲；其建設工作始于 2013 年，計劃用 10 年完成建設，并運行 20 年，截至 2015 年投資就已經(jīng)超過 140 億美元（IT之家備注：當前約 1020.53 億元人民幣），預計于 2025 年正式開始等離子體實驗，2035 年進一步開始進行全氘 - 氚聚變實驗。
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