美国科学家设计出新型核聚变反应堆模型

科学日报(路透社)-美国工程师设计了一种新型核聚变反应堆模型。当它升级到一个大型发电厂的规模时，其成本低于提供相同功率输出的燃煤发电厂。

核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，它的原材料可以直接从海水中的氘中提取，来源几乎是无限的。它是一种理想的能源。然而，目前核聚变能源的设计成本非常高，与使用化石燃料(如煤和天然气)的系统相比，它没有成本优势。然而，负责最新研究的主要负责人、华盛顿大学航空航天学教授托马斯·阿贝尔(Thomas Abel)表示:“我们新设计的核反应堆预计将产生经济上可行的核聚变能源。”

名为“达诺马克”的核聚变反应堆是由阿贝尔和德里克·萨瑟兰合作建造的，德里克·萨瑟兰是麻省理工学院研究核反应堆设计的博士生。基于目前的技术，他们已经在一个有限的空间里创造了一个磁场，将等离子体“捕获”在一个合适的地方足够长的时间，使核聚变发生，热等离子体反应并燃烧。研究表明，反应堆本身可以保持良好的稳定性，这意味着它将继续加热等离子体以维持热核反应。

磁场对于聚变反应堆的连续运行至关重要。目前，有几种制造磁场的方法。新设计中的磁场被称为“球形”。大部分磁场是由驱动电流形成等离子体本身形成的，这减少了所需材料的数量，使研究人员能够压缩反应器的尺寸。

其他核反应堆的设计，例如目前正在法国进行的国际热核试验反应堆(ITER)项目，甚至更大，因为ITER依靠在设备外部旋转的超导线圈来提供相同的磁场。相比之下，新设计的核反应堆的成本只有ITER的十分之一，但容量却是ITER的五倍。

安倍的研究表明，由他们设计和建造的核聚变反应堆产生10亿瓦电力的成本是27亿美元。从燃煤发电厂生产同样的电力的成本是28亿美元。新设计似乎比燃煤发电更经济可行。

目前，“dynomak”核反应堆模型的尺寸和功率输出仅为最终尺寸和输出的十分之一，仍有很大的改进空间。研究人员对该模型进行的测试表明，该模型能够成功维持等离子体的运行，并且随着研究的深入和设备的扩展，能够升级到更高温度的等离子体，获得更大的聚变能输出。

该研究小组已经申请了核反应堆概念的专利，并计划继续研究和升级该模型。美国能源部为最新的研究提供了财政支持。

(刘霞)