●计划的ARC反应堆将是托卡马克型或环形的系统

●它能与大型设计反应堆产生相同的能量

●它将使用稀土钡铜氧化物型超导体

●生成的强磁场能够更好地控制等离子体，使反应堆更小、更便宜和更快地构造

能够提供无限能量的聚变反应堆可能在不到十年的时间成为现实。

麻省理工学院的科学家们宣布已想出一个商业上可行的聚变反应堆设计。

被命名为ARC，计划的反应堆将是托卡马克型或者环形系统，将与大型设计反应堆产生相同的能量，就像Tony Sratk在钢铁侠电影中使用的反应堆。

ARC反应堆的剖视图，利用强大的新磁体技术，这个更小且更便宜反应堆将与大型反应堆产生相同的能量输出

聚变能如何产生的呢?

在高温高压条件下，核聚变将氢原子融合成氦原子。

可在氢融合过程中出现的氘和氚核，反应成一个氦核、一个中子和大量的能量。

这将燃料加热到温度超过1.5亿摄氏度，形成热等离子体。

强磁场用于使等离子体远离墙壁，使其不会降温和失去能量。

由围绕在容器周围超导线圈产生，并通过电流驱动等离子体。

对于能源产生，等离子体必须被限制在足够长的时间内使聚合发生。

聚变是通过使用两种氢原子-氘和氚，将气体注入到密封装置中。

科学家然后增加能量使电子从原子中移出，形成离子等离子体，释放出大量的能量。

如果技术完善，它将提供无穷无尽的能量，潜在地解决世界的能源危机。

最有前途的反应堆设计之一是托卡马克反应堆，这是一个中空环形金属腔和被扭曲成8字形。

燃料被加热到超过1.5亿摄氏度，形成热等离子体。

强磁场被用于使等离子体远离墙壁，这是由环绕在容器周围的超导线圈产生，并通过电流驱动等离子体。

然而，到目前为止，负责生产磁场的磁线圈已被证明是过程中一个巨大的瓶颈。

ARC反应器与其他托卡马克系统略有不同，它使用新的商用稀土钡铜氧化物超导体(REBCO)带。

这些线圈所产生更强的磁场能够更好地控制超高温等离子体，使反应堆更小、更便宜和更快地构建。

新型反应堆被设计用于聚变的基础研究，并作为一个能够产生巨大潜在能量的示范电站。

最有前途的反应堆设计之一是托卡马克反应堆，中空环形金属腔被扭曲成8字形。

燃料被加热到超过1.5亿摄氏度，形成热等离子体，可产生无限能量。

计划反应堆将是环状的，就像Tony Stark在钢铁侠电影中使用的一样。

这意味着，电场翻倍会产生16倍聚变能量。

“任何磁场的增加给你巨大的胜利，”麻省理工学院从事这项工作的学生Brandon Sorbom说。

新超导体不使场强度翻倍，足够能增加约10倍的聚变能量，与标准超导技术相比。

这个巨大的改善将在反应堆设计方面得到许多潜在的改进。

世界上最强的聚变反应堆计划，在建于法国，被称为ITER的巨大装置，预计成本约为400亿美元。

零排放的聚变反应堆比煤更便宜

没有温室气体或放射性废物排放的无限的燃料，听起来令人难以置信。

但科学家们已继续尝试，使聚变能有效且让人们负担得起。

工程师们设计了一个概念聚变反应堆，当扩大规模到大型电力装置时，对于相同电能输出，将对新煤电厂的低成本构成挑战。

核聚变，太阳和其他恒星产生能量的过程，需要聚合原子核释放能量，而不是裂变，原子弹和核能的形成原理。

华盛顿大学的工程师们发表了他们的设计和分析结果，将在俄罗斯圣彼得堡国际原子能机构的聚变能源会议上发言。

设计基于现有的技术，并在封闭空间内创建磁场，使等离子体在足够长的时间内发生聚合，使热等离子体反应和燃烧。

反应堆很大程度上将会是自我维持的，这意味着它将持续加热等离子体保持热核条件。

反应堆产生的热量将加热用于旋转涡轮进而发电冷却剂，类似于典型动力反应堆的工作方式。

“目前，这种设计具有生产任何概念型经济聚变电站的最大潜力，”航空航天大学Thomas Jarboe教授说。

500兆瓦级反应堆ARC反应堆的大半径为3.3米(10.8英尺)和小半径1.1米(3.6英尺)，是ITER直径的一半。

Sorbom和麻省理工学院的团队估计，新设计产生相同功率的成本只是其他电站的一小部分。

麻省理工学院博士生Brandon Sorbom拿着REBCO超导带(左侧)，支持ARC反应器技术的材料。当被冷却到液氮温度时，超导带可携带与右侧大型铜导体相同大小的电流。但尽管尺寸和磁场强度的差异，该反应堆与ITER基于相同的物理原理。

目前，设计的反应堆应该能够产出大约三倍于所需的运行电力，但设计有可能得到5到6倍的改善，Sorbom说。

到目前为止，还没有聚变反应堆能产生与消耗相同的能量，所以这种净能量生产技术在巨变技术领域将是一项重大的突破，研究小组说。

这种设计的反应堆将为约100000人提供电力，类似复杂性和规模的设备在五年内被建立，他们说。

“聚变能一定是22世纪地球上最重要的电力来源，但我们需要更早地避免灾难性的全球变暖,”托卡马克能源公司的首席执行官David Kingham说，但他并没有参与这项研究。

“本文展示了一个好的办法使进步更加迅速，”他说。

新材料在线编译整理——翻译：Grubby    校正：摩天轮