核融合實驗創下磁鐵強度新紀錄
威斯康辛大學麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison)的核融合實驗創下了限制等離子體的最強穩定磁場的紀錄,這為即將推出的示範反應器帶來了新的希望,即它們將兌現產生比消耗更多能量的承諾。
這種新型磁鐵來自聯邦聚變系統公司(CFS),這是聚變行業的先驅企業,本月早些時候,該公司向華大麥迪遜分校的WHAM實驗提供了這些設備。 WHAM 團隊將磁鐵冷卻到工作溫度並施加強電流,高溫超導體會產生17 特斯拉的磁場。其威力是用於人類腦部影像的高解析度核磁共振掃描儀的兩倍以上。
強力磁鐵對於科學研究機構所追求的聚變動力類型至關重要。磁場強度每增加一倍,反應器設計的功率輸出就會增加16 倍。
Realta Fusion 公司聯合創始人兼首席執行官基蘭-弗隆(Kieran Furlong)說:”WHAM 已經運行了幾年,但這是使用新型磁鐵的第一個等離子體。Realta 於2022 年從WHAM 分離出來,但仍與華大麥迪遜分校的科學家和實驗本身密切合作。
先前的紀錄由麻省理工學院的實驗反應爐Alcator C 保持。
在WHAM 實驗反應器中保持的等離子體只持續了幾分之一秒,但足以創下紀錄。
WHAM 的磁場打破了歷史記錄,這是一個完整的時刻,說明了核融合行業是多麼緊密地聯繫在一起:對Alcator C 及其後續產品Alcator C-Mod 的研究幫助證明了支撐CFS 反應器和磁鐵設計的物理原理。
CFS 於2018 年從麻省理工學院分離出來,利用突破性的磁鐵設計實現核融合發電的商業化。 CFS和Realta都在努力部署反應堆,利用強大的磁場將燃燒的等離子體固定在原地,使氫原子核融合,這個過程會釋放出大量熱量。 CFS 的反應器被稱為託卡馬克反應堆,它能將等離子體擠壓成類似甜甜圈的形狀。
另一方面,Realta 和WHAM 正在研究一種磁鏡設計。在這種設計中,兩塊相距一定距離的強力磁鐵會產生一個磁場,將等離子體保持在一個看起來像”嘟嘟卷”的形狀。磁鐵在兩端壓縮等離子體,氫離子在捲筒的肥厚部分來回彈跳,在碰撞過程中熔化並釋放熱量。
WHAM 將作為鏡像反應器設計的試驗平台。在對其有了足夠的了解之後,Realta 公司將建造一個名為”鐵砧”的示範反應堆,預計在本十年晚些時候完成。它將與WHAM 類似,但規模更大,除了提供更多有關反應器設計的數據外,還將為科學家和工程師提供一種方法,以測試不同材料在工作反應器中的表現。
繼”鐵砧”之後,Realta 還計劃建造”錘子”(Hammer)反應器。 “錘子”是該設計的進化版,兩端各有兩個磁鐵,而不是一個。這將使它能夠建造更長的反應堆,預計將能夠提供更大的功率。