1克燃料等于8吨石油 中核合作全球首个全高温超导核聚变实验装置

1克燃料等于8吨石油中核合作全球首个全高温超导核聚变实验装置磁约束核聚变是三大核聚变技术路线之一，其中的超导托卡马克方案是最有希望成功的，也被称为人造太阳，国内及全球此前已经有多个托卡马克实验装置。中核五公司承建的全高温超导核聚变装置又是其中的一种类型，全部磁体系统均采用高温超导材料建造，探索紧凑型高约束先进托卡马克运行模式。这也是全球首个同类装置，建成之后将率先在完整装置层面验证全高温超导托卡马克技术路线的工程可行性。核聚变被认为是人类的终极能源解决方案，1克燃料释放的能量就相当于8吨石油，而且比核裂变更安全，燃料还可以从海水中提取，一旦解决技术问题，就等于人造太阳，能源用之不尽。核聚变是模仿太阳的原理，使两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核，结合期间释放出大量能量。与化石能源相比，核聚变反应不排放二氧化碳，与目前广泛应用的核能（核裂变）相比，它既不会产生核废料，辐射也极少，因此被称为清洁能源的“圣杯”。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369545.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369545.htm

上海制造全球首台全高温超导托卡马克装置工程可行性获验证 “洪荒 70” 实现等离子体放电

上海制造全球首台全高温超导托卡马克装置工程可行性获验证“洪荒70”实现等离子体放电昨天，致力于可控核聚变能源商业化的上海公司能量奇点宣布，其设计研发建造的“洪荒70”装置成功实现等离子体放电。这意味着，全球首台全高温超导托卡马克装置的工程可行性获得验证。可控核聚变也叫“人造太阳”，被认为是人类的终极能源。上海于2022年9月率先发布未来智能、未来能源等五大未来产业高地行动方案，可控核聚变就属于未来能源范畴。（解放日报）

中国公司称今年建成紧凑型可控核聚变托卡马克

中国公司称今年建成紧凑型可控核聚变托卡马克中国聚变能源商业公司能量奇点说，该公司将在今年建造全球首台全高温超导托卡马克，探索紧凑型高约束先进托卡马克运行模式。据财新网报道，能量奇点CEO、联合创始人郭后扬星期六（5月20日）在第四届上海创新创业青年50人论坛上宣布上述消息。托卡马克（Tokamak）是一种利用磁约束来实现可控核聚变的环形容器。可控核聚变，被外界看作是解决人类能源问题的终极方案。报道称，在探索可控核聚变的过程中，不仅有中国的EACT人造太阳，美国的NIF国家点火计划，以及国际热核聚变实验堆（ITER）这样的国际合作项目，也活跃着一批民间企业，致力于可控核聚变的小型化和商业化。近年来，欧美国家聚变能相关创业和投资方越发活跃，快速参与聚变能研发。在中国，能量奇点、陕西星环聚能科技有限公司也是最近两年先后成立的聚焦聚变能开发的商业公司。

日本大型核聚变实验装置开始运行

日本大型核聚变实验装置开始运行日本和欧盟共同建设、位于日本茨城县那珂市的大型核聚变实验装置12月1日开始运行，向实现“人造太阳”又迈进了一步。日本量子科学技术研究开发机构那珂研究所1日下午举行了大型核聚变实验装置JT-60SA开始运行的纪念仪式。日本文部科学大臣盛山正仁、欧盟委员会负责能源事务的委员卡德丽・西姆松等日欧双方相关人士出席仪式。随着中央控制室内的按钮被按下，数秒钟后装置内就产生了超高温等离子体。（新华社）

MIT创世纪核聚变刷新世界记录 高温超导磁体解锁恒星能量

MIT创世纪核聚变刷新世界记录高温超导磁体解锁恒星能量最近，MIT等离子体科学与核聚变中心以及英联邦聚变系统（CFS）发表了一篇综合报告。这份报告援引在“IEEE应用超导会刊”3月份特刊上6篇独立研究的论文，证明了：MIT在2021年实验中采用“高温超导磁体”以及无绝缘的设计，是完全可行且可靠的。同时还验证了，团队在实验中使用的独特超导磁体，足以作为核聚变发电厂的基础。这预示着“核聚变”从一个实验室中的科学研究项目，即将成为可以商业化的技术。论文地址：https://ieeexplore.ieee.org/xpl/tocresult.jsp?isnumber=10348035&punumber=77而这一切都要从2021年MIT那次创下世界记录的核聚变实验说起。“超导磁体”创磁场强度世界纪录2021年9月5日凌晨，在麻省理工学院等离子体科学与核聚变中心（PSFC）的实验室，工程师们实现了一个重大里程碑——一种由“高温超导材料”制成的新型磁体，达到了20tesla的大规模磁场强度的世界纪录。要知道，20tesla正是建造核聚变发电厂所需的磁场强度。科学家们预测，它有望产生净功率输出，并有可能开创一个几乎无限的发电时代。试验证明是成功的，同时满足了为设计新的聚变装置（被称为SPARC，磁体是其关键的使能技术）而设定的所有标准。疲惫不堪的工程师们打开香槟，庆祝已取得令人骄傲的成就。他们为此，付出了漫长而艰辛的努力。但是科学家们并没有就此停下他们手头的工作。接下来的几个月里，团队拆解和检查了磁体的部件，仔细研究和分析了来自数百台记录测试细节的仪器的数据。他们还在同一块磁体上进行了另外两次测试，最终将其进行了极限测试，以了解任何可能的失败模式的细节。为的就是进一步验证他们实验中的超导磁体是否能在各种极限场景下都能稳定工作。一个团队将磁体放入低温恒温器容器中核聚变发电，成本降低40倍最近卸任PSFC主任的日立美国工程学教授DennisWhyte表示，“在我看来，磁体的成功测试是在过去30年的聚变研究中最重要的事情”。正如实验结果显示，现有的超导磁体足够强大，有可能实现聚变能源。而唯一的缺点是，因其体积和成本巨大，永远不可能推广实用，或在经济上可行。随后，研究人员进行的测试表明，如此强大的磁体在体积大大缩小的情况下，仍具有实用性。“一夜之间，聚变反应堆的每瓦成本在一天之内就降低了近40倍”。现在核聚变有了机会。“托卡马克”是目前使用最广泛的聚变实验装置设计。“在我看来，托卡马克有机会变得有机会变得经济实惠，因为在已知的约束物理规则下，我们可以大幅减小实现聚变所需装置的体积和成本，这是一个质的飞跃”。六篇论文详细介绍了MIT磁体测试的全面的数据。然后通过分析表明，由麻省理工学院和CFS设计的新一代核聚变设备，以及其他商业聚变公司的类似设计，在科学上是完全行得通的。是核聚变，更是超导的突破核聚变，是轻原子结合成重原子的过程，为太阳和恒星提供能量。但事实证明，在地球上利用这一过程是一项艰巨的挑战。几十年来，人们在实验装置研究上付出了巨大的努力，甚至花费了数十亿美元。人们都在追求却从未实现的目标是：建造一座产生的能量超过消耗的聚变发电厂。这样的发电厂在运行过程中，可以在不排放温室气体的情况下发电，同时不会产生大量放射性废料。而核聚变的燃料，来自从海水中提取的氢，几乎是无穷无尽的。但是，核聚变实现成功的条件，就必须在极高的温度和压力下对燃料进行压缩。由于目前没有任何已知材料能够承受这样的温度，因此必须利用极其强大的磁场来约束燃料。若想产生如此强大的磁场需要“超导磁体”，但之前所有的核聚变磁体都是用超导材料制造的，这种材料需要绝对零度以上约4度（4kelvins，即-270摄氏度）的低温。最近几年，一种被称为REBCO（稀土钡铜氧化物）的新型材料，开始被用于核聚变磁体中。它可以让核聚变磁体在20kelvins的温度下工作，尽管比4kelvins仅高出16kelvins，但在材料特性和实际工程方面却有着显著优势。新型高温超导材料，是对几乎所有用于制造超导磁体的原理的重新设计。如果采用这种全新的高温超导材料进行制造超导磁体，不仅仅是在前人的基础上进行改良，而是需要从头开始创新和研发。“TransactionsonAppliedSuperconductivity”杂志上的新论文描述了这一重新设计过程的细节，而且专利保护已经到位。为了能够充分利用REBCO，研究人员重新设计了一种基于TSTC架构的工业可扩展大电流的“VIPERREBCO”电缆。VIPERREBCO电缆具有这几个明显的优点：-具有不到5%的稳定电流退化。-在2-5nΩ范围内具有坚固的可拆卸接头；-首次能在适合REBCO低正常区域传播速度的聚变相关条件下在全尺寸导体上进行两种不同的线缆淬火测试。关键创新：无绝缘层设计而在这个超导磁体中另一项让人匪夷所思的设计，是移除了薄而扁平的磁体超导带周围的绝缘体。在传统的设计中，超导磁体周围要由绝缘材料进行保护，以防止短路。而在这个新的超导磁体中，超导带完全是裸露的。科学家们依靠REBCO更强的导电性来保持电流准确地通过材料。负责开发超导磁体的MIT核科学与工程系ZachHartwig教授说：“当我们在2018年开始这个项目时，利用高温超导体建造大规模高场磁体的技术还处于很早期的阶段，只能进行小型的实验。”“我们的磁体研发项目在这个规模基础上，很短的时间内完成了全规模磁体的研发。”团队最后制造了一个接近10吨的磁体，产生了高于20特斯拉，稳定且均匀的磁场。“制造这些磁体的标准方法是将导体缠绕在绕组上，在绕组之间设置绝缘层，你需要绝缘层来处理意外情况（如停机）时产生的高电压”。“去掉这层绝缘层的好处在于它是一个低压系统。它大大简化了制造工艺和进度”。这也为冷却或更多的强度结构留出了充足的空间。磁体组件的尺寸略小，它构成了CFS正在建造的SPARC核聚变装置的甜甜圈形腔体。这个腔体由16块被称为“薄饼”的板块组成，每块板块的一侧都缠绕着螺旋形的超导带，另一侧则是氦气冷却通道。“但是，无绝缘层设计在大多数人眼里风险是很大的，而且就算测试阶段也有很大的风险”。教授表示，“这是第一块规模足够大的磁体，探究了使用这种无绝缘层无扭转技术设计、制造和测试磁体所涉及的问题”。“当团队宣布这是一个无绝缘层线圈时，整个社区都感到非常惊讶”。极限测试已完成，大规模商用即将到来？在之前的论文中描述的首次实验已经证明，这样的设计和制造工艺不仅可行，而且非常稳定，虽然一些研究人员曾对此表示怀疑。接下来的两次测试也是在2021年底进行的，通过故意制造不稳定条件，包括完全关闭输入电源，将设备的运转条件推向了极限，这可能会导致灾难性的过热。这种情况被称为“淬火”，被认为是此类磁体运行过程中可能出现的最坏情况，有可能直接摧毁设备。Hartwig说，测试计划的部分任务是“实际去故意淬火一个全尺寸的磁体，这样我们就能在合适的规模和合适的条件下获得关键数据，以推动科学发展，验证设计代码”。“然后拆开磁体，看看哪里出了问题，为什么会出问题，以及我们如何进行下一次迭代来解决这个问题......最终结果证明这是一次非常成功的试验。”Hartwig说，最后的测试以融化了16块“薄饼”中的一个角而告终，但却产生了大量的新信息。首先，他们一直在使用几种不同的计算模型来设计和预测磁体各方面的性...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423169.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423169.htm

全球最大核聚变反应堆成功点火 距“人造太阳”问世又近一步

全球最大核聚变反应堆成功点火距“人造太阳”问世又近一步JT-60SA计划是国际热核聚变实验反应堆计划（ITER，又称“人造太阳”计划）的先行项目，其成果将会反映到ITER中，并用于未来核聚变原型堆的建设中。据悉，核聚变是两个轻原子核，结合成一个较重的原子核并释放出巨大能量的过程，核聚变理论上可以提供几近无限的能源，这也是各国积极研究可控热核聚变的初衷之一。而JT-60SA是目前世界上最大的超导托卡马克核聚变反应堆，10月23日在试验运行时，已首次产生了核聚变必需的等离子体。这个巨大的熔炉利用超导线圈产生的磁场，将超热电离气体或等离子体困在环形真空室内，实现氢原子核的融合并释放能量。不过，JT-60SA要想产生持续时间足以进行有意义的物理实验的等离子体，还需要两年时间，并且，JT-60SA的施工已持续了15年以上，基础科学的发展和进步，时间都相当漫长。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401525.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401525.htm