世界上最强大的磁铁被运往 ITER 聚变反应堆

由 马修·斯帕克斯

ITER

世界上最强大的磁铁正在运往法国，安装在实验聚变反应堆 ITER 的核心中。希望 ITER 能够通过复制在我们太阳中心看到的过程来证明在工业规模上产生聚变能的可行性。

被称为中央螺线管的磁铁正在分批运输，一旦建成，高 18 米，宽 4.2 米，重约 1000 吨。磁场强度为 13 特斯拉，将比地球自身的磁场强约 280,000 倍。因此，中央螺线管所在的结构必须承受相当于航天飞机升空推力两倍的力。

该磁铁将由六个模块构成，每个模块包含 43 公里的盘绕铌锡超导体。一旦这些线圈就位，它们将用 3800 升环氧树脂密封，并从加利福尼亚的通用原子工厂运往法国的 ITER 施工现场。第一个模块本月离开，下一个模块将在 8 月进行。

一旦建成，ITER将成为最大的聚变反应堆，目前的最终目标是 2025 年。参与该项目的工程师旨在使其成为第一个从燃料中提供比维持聚变反应所需能量更多的反应堆——计划是从 50 兆瓦的输入中产生 500 兆瓦的可用能源。

聚变反应堆复制了在恒星内部看到的反应，在那里巨大的重力压力允许成对的氢原子合并并产生氦原子，在这个过程中释放能量。在聚变反应堆中，引力压力将远低于恒星内部，因此实现相同的反应需要更高的温度。

不幸的是，高于 1.5 亿摄氏度的必要温度会熔化地球上所有已知的材料，因此 ITER 将使用强大的磁铁将反应控制在远离金属表面的环中。泵出反应堆壁的水将变成蒸汽并驱动涡轮机发电。中心螺线管将在环周围产生反应等离子体流，而其他磁铁将包含在环内的等离子体并调整其形状。

与使用裂变的现有核电站不同，聚变反应堆不会产生半衰期很长的放射性废物，并且它们的氘燃料丰富。它们也更安全，因为反应中的任何干扰都会导致反应停止而不是不受控制地逃跑。但事实证明，将核聚变作为一种有效的动力来源要困难得多。

之前的一项国际努力导致1980 年代在英国建造了JET 聚变反应堆，这也旨在达到盈亏平衡点，即产生的能量多于投入的能量。尽管在某一点上它比任何时候都更接近到该目标的其他设备，它还没有达到它。

英国还在制定用于能源生产的球形托卡马克(STEP) 计划，这是一座核聚变电站，如果获得约 20 亿英镑的资金，该电站将于 2030 年开始建设。