作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2014/10/15 15:00:52
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美国科学家设计出新型核聚变反应堆模型

 

科技日报讯 据美国每日科学网近日报道,美国工程师设计出一种新型核聚变反应堆模型,当将其升级到一座大型发电厂大小时,成本比能提供同样电力产出的燃煤发电厂还低。

核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题,且其原料可直接取自海水中的氘,来源几乎取之不尽,是理想的能源方式,但核聚变能目前的设计成本很高,与使用煤和天然气等化石燃料的系统相比不具成本优势,不过,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·亚伯表示:“我们最新设计出的核反应堆有望产生经济可行的核聚变能。”

这个名为“dynomak”的核聚变反应堆由亚伯和曾在麻省理工学院研究核反应堆设计的博士生德里克·萨瑟兰合作进行。基于目前的技术,他们在一个密闭空间内制造出了一个磁场,将等离子体“囚禁”在合适的地方,而且时间足够长,让核聚变可以产生,使热的等离子体可以发生反应并燃烧。研究表明,这一反应堆本身就能很好地保持稳定,这意味着,它会持续加热等离子体从而维持热核反应。

磁场对于聚变反应堆继续运行必不可少,目前有几种磁场制造方式。新设计中的磁场名为“球型马克(spheromak)”,其大部分磁场通过驱动电流形成等离子体本身而形成,这就减少了所需物质的数量且使研究人员能压缩反应堆的大小。

其他核反应堆设计,例如目前正在法国进行的“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”项目更大,因为ITER依靠环绕设备外部旋转的超导线圈来提供同样的磁场。相比较而言,新设计的核反应堆成本仅为ITER的十分之一,但产能为其5倍。

亚伯研究表明,依靠他们的设计建造的核聚变反应堆生产10亿瓦电力的成本为27亿美元;而煤电厂生产同样电力的成本为28亿美元。新设计似乎比煤发电更经济可行。

目前,“dynomak”核反应堆模型的大小和电力产出仅为最终大小和产出的十分之一,还有很大的改进空间。研究人员对模型进行的测试表明,其能成功地维持等离子体的运行,且随着研究的进一步发展以及设备的扩张,他们能升级到更高温度的等离子体并得到更大的聚变能产出。

该研究团队已经对核反应堆的概念申请了专利并计划继续对模型进行研究和升级。美国能源部对最新研究提供了资助。

(刘霞)

 
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