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核融合反应堆的工作方式

经过:帕特里克·基格(Patrick J. Kiger)&Craig C. Freudenrich |

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2020年7月28日,用于组装用于插入国际热核实验反应器(ITER)核融合机“ Tokamak”的真空室扇区的龙门前部门。Clement Mahoudeau/Getty Images

早在1925年,英国的天体物理学家亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)发表了一篇论文,他认为诸如太阳之类的恒星由融合反应提供动力,其中氢核与氢核的形成形成氦。到1950年代,科学家已经开始考虑人类如何使用该过程来产生大量能量[来源:Arnoux]。

从那以后,融合的潜力继续使远见卓识。融合反应所需的一克同位素可以产生高达11吨(近10吨)的煤的能量[来源:克莱恩斯]。与利用裂变反应的常规核反应堆不同,铀原子被拆分,具有融合反应器的发电厂不会产生很多放射性废物。(它的副产品将是氦气,一种惰性气。)它也会更安全,因为融合能量的产生不会基于链反应,因此它不能失控并崩溃[来源:伊亚]。

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即便如此,Fusion Energy长期以来一直是对未来的难以捉摸的愿景,这在很大程度上是因为它复杂且难以人为地复制地球上驱动恒星的熔炉,而不会花费比过程产生更多的能量。需要极高的温度和压力来克服通常驱除氢原子的力,而是让它们结合原子核[来源:瓦利奇]。

话虽如此,近年来,科学家们取得了重大进展,使融合成为最终的现实。“融合背后的大多数关键物理问题已经回答,”托马斯欧弗顿写道在2020年掌权的文章中,能源部门出版物。2010年,包括美国,中国,欧盟,印度,俄罗斯,日本和韩国在内的一个国家联盟开始建造伊特尔,该设施计划在2025年开始“首先等离子体”测试。顺利进行,ITER可以证明能够在2030年代中期产生的能量的10倍。虽然迭代不会发电,但它可能为未来的融合植物铺平道路[来源:迭代]。

在本文中,我们将了解核融合,并了解迭代反应堆如何工作。

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