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英國實驗可以掃除聚變商業動力的障礙

發布時間： 2021/5/27

　　專家說，英國一項實驗的初步結果可能有助于消除實現基于核聚變的商業動力的障礙。
　　研究人員認為，他們現在有一種更好的方法來消除聚變反應產生的多余熱量。
　　這種強烈的熱量會使反應堆內部使用的材料熔化，從而限制了反應堆可以工作的時間。
　　該系統已被比作汽車尾氣，導致熱量減少了十倍。
　　

　　該測試是在牛津郡庫勒姆（Culham）的桅桿（Mega Amp球形托卡馬克）升級核聚變實驗上進行的。這套耗資5500萬英鎊的設備經過7年的建造，于去年10月開始運營。
　　核聚變是在地球上復制為太陽及其他恒星提供動力的過程的嘗試。
　　但是，訣竅是從反應中獲得比您投入的更多的精力。這個目標繼續使世界各地的科學家和工程師團隊望而卻步，他們正在致力于使核聚變能成為現實。
　　現有的核能依賴于稱為裂變的過程，在裂變過程中，重的化學元素被分解為更輕的化學元素。Fusion通過將兩種輕元素組合成一個較重的元素而起作用。
　　一種常見的聚變方法是使用一種稱為托卡馬克（tokamak）的反應堆設計，其中使用強大的磁場來控制甜甜圈形容器內的帶電氣體（或等離子）。
　　目前，法國南部正在建設一個名為Iter的國際核聚變大型項目。英國原子能管理局（UKAEA）首席執行官伊恩·查普曼（Ian Chapman）教授表示，這對于證明將聚變能引入電網的可行性至關重要。
　　但是他補充說，Iter的規模和成本意味著“如果每次要建立一個單位，都必須籌集那筆錢，那么市場的滲透率將由經濟學而不是技術決定”。
　　桅桿升級是為更緊湊，更便宜的聚變反應堆提供模板的一種嘗試。它利用稱為球形托卡馬克的創新設計將燃料壓縮到4.4m高，4m寬的空間中。相比之下，Iter用來控制其聚變反應的安全殼高度為11.4m，寬度為19.4m。
　　查普曼教授說：“但桅桿升級的bijou尺寸是要付出代價的：“您正在制造比太陽更熱的東西……更小體積。如何釋放熱量成為一個巨大的挑戰。”
　　托卡馬克內部的等離子體核心溫度達到1億攝氏度。如果沒有能夠處理這種無法想象的熱量的排氣系統，則必須定期更換設計中的材料-極大地影響了發電廠的運行時間。
　　在Culham試行的新排氣系統被稱為Super-X偏濾器。這將使未來的商業托卡馬克中的組件使用壽命更長。極大地提高了發電廠的可用性，提高了其經濟可行性并降低了核電的成本。
　　通過桅桿升級進行的測試表明，使用Super-X系統可將材料的熱量至少降低十倍。
　　研究人員說，這項結果是改變核能發電廠前景的“游戲規則”，該發電廠可以提供負擔得起的高效電力。在氣候變化的背景下，聚變可以提供清潔的，幾乎無限的能源。
　　桅桿升級的首席科學家安德魯·柯克（Andrew Kirk）博士說，結果是“我們UKAEA團隊一直致力于將近十年的時刻”。
　　“我們建造了桅桿升級系統，以解決緊湊型聚變電站的排氣問題，這表明我們已經取得了成功。
　　“ Super-X可以將排氣系統的熱量從噴燈的位置降低到更多，就像在汽車發動機中那樣。這可能意味著在發電廠的整個使用壽命期間只需更換一次即可。”荷蘭法院命令石油巨頭殼牌減少排放
　　桅桿升級的排氣系統的成功推動了英國名為Step的聚變原型發電廠的計劃。預計將在2040年代的某個時間上線。
　　桅桿升級設施將于周三舉行正式開幕典禮，名譽航天員蒂姆·皮克（Tim Peake）將通過在機器上進行等離子體測試來創建自己的人造星。

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