核聚變是太陽和恒星的能源，有一個世界性的科學(xué)探索來產(chǎn)生它作為一種清潔、可持續(xù)的能源。
在歐洲，國際科學(xué)界已支持了大型核聚變反應(yīng)堆，例如英國的歐洲聯(lián)合環(huán)形(JET)試驗和目前正在法國建造的國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆(ITER)。
但一組英國研究者說關(guān)鍵是想得更小，和把球狀反應(yīng)堆(常規(guī)形狀反應(yīng)堆的變形版本)與高溫超導(dǎo)體搭配到一起，加快聚變能源的發(fā)展。它們的早期原型設(shè)備直徑有1.2米，下一步，他們的目標(biāo)是制造高3米，直徑2.5米的機(jī)器。
“對這些設(shè)備的主流觀點(diǎn)是你必須造得越來越大才能產(chǎn)生聚變能量。但我們著手使嘗試使用這些高溫超導(dǎo)體，”托卡馬克能源的物理學(xué)家兼CEO David Kingham告訴我，“而不是使更大的反應(yīng)堆，你得到一個更強(qiáng)的[磁]場，使你能有效地約束等離子體。”
Kingham的解釋道，第一個超導(dǎo)磁鐵用低溫超導(dǎo)體制成。“它們用液氦冷到約四開爾文才能工作，這是絕對零度以上四度。”他說。
然而這些第一代超導(dǎo)體不能在強(qiáng)磁場下很好工作。與此相反，目前托卡馬克能源使用的的高溫超導(dǎo)體能承受20-30開爾文的溫度和20-30特斯拉的磁場。為了在一個緊湊的托卡馬克中實現(xiàn)融合條件，重要的是要有非常高的磁場使得等離子體能被約束在一個較小的容器中。
“首先，我們希望得到一個非常高的能量場，這種材料[超導(dǎo)體]可以做到。其次，我們不希望花費(fèi)大量能量來冷卻磁體，所以我們要運(yùn)行在盡可能高的溫度上，但我們需要磁體是超導(dǎo)的否則我們就在浪費(fèi)巨量的能源，”Kingham解釋道。
“我們目標(biāo)是十年，但沒人知道這些問題；它可能會更容易，也可能會更加困難”
目前，在國際科學(xué)界正在支持建設(shè)在法國南部的140億美元ITER托卡馬克。Kingham的承認(rèn)ITER將是一個有價值的設(shè)備，但強(qiáng)調(diào)考慮較小型的可能會加速聚變能源發(fā)展的替代方案是很重要的。
“投資者們不肯把所有的雞蛋放在一個籃子里。我們這里傳達(dá)的信息是建造更小的東西，如果他們不完美，建造另一個并使之更好，”物理學(xué)家和公司顧問Colin Windsor 告訴我。
與此數(shù)十億美元的ITER項目正相反，Kingham估計托卡馬克能源的嘗試從聚變中生產(chǎn)電力的10年計劃將耗資約5億美元。這或許會是過于雄心勃勃。“我們目標(biāo)是十年，但沒人知道這些問題；它可能會更容易，也可能會更加困難” 溫莎說。
核聚變研究始于1950年代并進(jìn)展緩慢，然而，托卡馬克能源的研究者們斷言，如果聚變能可以被實現(xiàn)，它就能被迅速擴(kuò)展。“生產(chǎn)的電力將不會有任何碳排放量，并且不會有切爾諾貝利式爆炸的可能性，因為任何時候都沒有核燃料在里面，而且也沒有福島的可能性，因為事后沒有衰變熱，”溫莎說。
“在某種程度上，你可以認(rèn)為我們像萊特兄弟一樣在嘗試建造一架剛剛才能起飛的飛機(jī)，而ITER裝置的人則在試圖建造一架747，它飛起來時會很輝煌，但很難從頭造起，”Kingham的說。
