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总结

麻省理工学院等离子体科学与融合中心主任丹尼斯·怀特团队与其衍生公司CFS,利用稀土钡铜氧化物(ReBCO)高温超导带材研发高场磁体,推进紧凑型托卡马克核聚变路线。其ARC反应堆直径约10英尺,宣称体量远小于ITER但目标输出仍达500兆瓦,并预计能量增益超过13倍。团队在2021年9月5日测试中实现20特斯拉磁场,耗能约30瓦,显著低于传统铜磁体方案。CFS已融资超20亿美元,正在波士顿郊外建设园区,计划2025年建成SPARC示范堆、2030年推动ARC量产并网,并采用液态盐冷却毯回收中子热与增殖氚以降低成本、提升商业可行性。

正文

⚛️ 麻省理工学院与CFS利用高温超导技术推进紧凑型核聚变开发 核聚变技术因其能产生巨大清洁能源且不产生长半衰期放射性废物,长期以来一直是物理学界的研究重点。麻省理工学院(MIT)等离子体科学与融合中心(PSFC)主任丹尼斯·怀特(Dennis Whyte)及其团队正致力于通过新型材料改变核聚变的研究路径。传统的托卡马克装置如国际热核聚变实验堆(ITER)规模庞大、建设周期长且成本高昂,而怀特团队利用稀土钡铜氧化物(ReBCO)高温超导带材,设计出了名为ARC(小型、稳健、可负担)的紧凑型反应堆。 ARC反应堆的设计直径仅约10英尺,约为ITER规模的八百分之一,但其预计输出功率同样可达500兆瓦。该设计的核心在于利用ReBCO带材制造的高场强磁体,其能量产出预计将达到投入能量的13倍以上。2018年,由MIT研究人员组成的衍生公司Commonwealth Fusion Systems(CFS)正式成立,并吸引了超过20亿美元的融资。2021年9月5日,该团队在测试中成功使新型超导磁体产生了20特斯拉的磁场强度,这一强度足以维持持续的核聚变反应。在测试过程中,该磁体仅消耗了约30瓦能量,而MIT早期的Alcator C-Mod装置使用铜导磁体达到5.7特斯拉磁场时需消耗2亿瓦能量。 目前,CFS正在波士顿郊外建设商业核聚变能源园区。根据其规划,团队目标在2025年建成SPARC示范反应堆,并计划于2030年实现商用规模ARC反应堆的量产与并网发电。这种新型反应堆设计采用了液态盐冷却毯技术来吸收中子热量并产生氚燃料,旨在通过模块化生产降低成本,使其在商业上具备与传统发电方式竞争的能力。 (MIT Technology Review)
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