MIT研發超導磁體控制核聚變，預計15年內核聚變將商業化！

近日，MIT的Dennis Whyte教授帶領團隊開始研發專用於控制核聚變的超導磁裝置，名為SPARC，旨在15年內將可控核聚變商業化，研究的合作方包括英國能源公司Commonwealth Fusion Systems和義大利石油天然氣公司Eni。

不可控的核聚變

核聚變一直被認為是未來人類的終極能源，一方面產能充足——每升海水中的氘聚變能夠放出的能量，相當於燃燒300升汽油。另一方面當然就是非常清潔，產能過程無核廢料、放射性污染物，更不會產生溫室氣體。

然而，目前還沒有人能夠控制核聚變。這是因為核聚變需要幾億攝氏度的極端溫度，很少有固體材料能夠承受這麼高的溫度。此外，在核聚變的過程中每個氘氚聚變都會產生一個14MeV能量的中子，這些高能中子能輕易擊碎各種金屬鍵，使得金屬脆化、蠕變，完全無法使用。也正因為這樣，目前核聚變的應用只有氫彈。

磁場的應用

當然，物理學家也為控制核聚變進行了許多嘗試，並且已經找出了一種最好的方式——利用磁場。既然沒有材料能夠容納這些核聚變材料，不如就讓他們不停的運動。上個世紀50年代蘇聯的「托卡馬克」就是最著名的磁場控制器，這是一個環形真空容器，通過洛倫磁力讓高能粒子繞著磁力線運動，這樣就能讓粒子不觸碰到環形腔室，從而避免容器損壞。

當然用磁場來控制也不是一件容易的事，除了耗資巨大，此前通常都是幾國共同出資好幾億美元。而且技術上還尚不能製造出磁場強度巨大的線圈，這就意味著可束縛的粒子濃度有限，最後的產能以及持續時間也都因此受到限制。

數十年來，美國聯邦政府資助了各個機構進行諸多實驗，就是為了研發能夠產生強大磁力的超導體材料。MIT也在Bruno Coppi教授、Ron Parker教授（兩位教授曾參與過托卡馬克的研發）等物理學前輩的帶領下，從上世紀70年代就開始進行基礎試驗。

基於這些實驗，此次的SPARC超導磁體就採取了一種塗有釔、鋇、銅氧化物複合物的鋼帶，產生的磁力是其他磁性材料的4倍，理論上用這種材料製成的一個中型核聚變環形裝置可產生200兆瓦的電能，足夠13萬個家庭使用。

雄心勃勃的計劃

除了MIT的研究人員帶著最新的材料，MIT的校友也加入了計劃。這次的合作方Commonwealth Fusion Systems和Eni的創始人均為MIT的校友，其中CFS將會為MIT提供技術支持，而Eni則是慷慨拿出了5000萬美元進行資助。

SPARC項目計劃在前3年先製造一個高性能超導體磁鐵，以初步驗證材料的可行性、安全性。隨後，將在10年內利用該超導體建造第一個小型核聚變反應測試堆，預計發電功率為200兆瓦。MIT預計總時間將會在15年以內，如果測試都成功，那麼團隊將開始建造真正的商用發電站。

相比之下，美國民用的發電站的功率在100~500兆瓦之間，但SPARC的大小僅為同等功率普通發電站的1/65，而因此還是很有競爭力的。在此之前，業內普遍認為要做到可控的核聚變反應需要50年左右，倘若SPARC核聚變反應堆能夠成功在計劃時間內運行，則很有可能改變當前的能源格局。

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