超强电磁铁 自制电磁铁的原理

持续、清洁、高效的能源是人类发展的梦想!科学家希望通过可控的高能爆炸产生这样的能量,宇宙中一颗恒星的心脏就是由这样的高能爆炸提供动力的。这个过程叫做核聚变,结果(至少在恒星中)是产生大量可持续的零碳能源!

根据麻省理工学院(MIT)科学家的研究,一项新的3000万美元的研究计划可能会在未来15年内使这种长期受欢迎的零碳能源成为地球上的普遍现实。

超强电磁铁 自制电磁铁的原理

麻省理工学院的研究人员与一家名为Commonwealth Fusion Systems,CFS)的新私营公司合作,开展了一项快速研究项目,他们表示,这将大大加快聚变能源技术的发展。研究人员在一份声明中表示,该项目的最终目标是建造一个紧凑且功能齐全的聚变反应堆,名为托卡马克,可以安装在卡车上,产生1亿瓦的电力!

但第一步是制造出“世界上最强大的超导电磁铁”,这是建造反应堆的关键部件。在CFS的支持下,MIT团队希望在未来三年内完成这个项目的第一阶段。

麻省理工学院L·拉斐尔·莱夫在一份声明中说:“超导磁体的发展使聚变能源成为可能,提供了一个安全和无碳的能源未来前景。”

太酷了!…整合的力量。这是什么?

当两个较轻的原子结合形成一个较重的原子时,就会发生聚变。因为新原子的质量小于两个组成原子的质量,这种融合产生了大量以光和热的形式存在的过剩能量。这一过程在恒星内部自然(并且不断)发生,因为它们融合氢产生氦。

科学家认为他们可以在地球上重现这一过程,比如可以从水中提取的普通原子,比如氢。然而,要产生一个净能量增益的反应,就必须产生一个巨大的高温(1.76亿华氏度或8000万摄氏度)来加热氢等离子体状态——处于非常高能量的物质状态的原子被剥夺了它们的电子。当等离子体释放电子时,它导电,并可以通过磁场控制。

当然,需要注意的是,炽热的等离子体会瞬间灼伤任何接触到的容器。这就是超导磁体的目的。使用强大的磁场,研究人员可以将过热的等离子体放置在适当的位置,而不接触反应器壁。

世界上最强大的磁铁

研究人员表示,在未来三年内,麻省理工学院计划建造的电磁体比以前用于核聚变实验的磁体强4倍。磁体将由一种名为钇钡铜氧的新型超导材料制成,这种材料可以通过钢带相对便宜地应用。研究人员将在一个名为Sparc的核聚变反应堆原型中安装磁铁,他们认为这种反应堆可以产生1亿瓦的电力,足以为一个小城市提供安全、可持续和无碳的电力供应。

如果Sparc按计划工作,它将成为商业聚变发电站的模板,其发电量是现有发电站的两倍,但没有温室气体排放。根据麻省理工学院的声明,世界上第一座具有综合功能的核电站将在15年内投入使用。

与此同时,世界各地也在进行其他大规模的核聚变实验,包括在法国建造国际热核聚变实验堆(ITER)。ITER于2007年发射升空。它是35个国家的合作伙伴,预计将于2040年完工。

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