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现实版方舟反应堆问世 谁都可以成为钢铁侠

现实版方舟反应堆问世 谁都可以成为钢铁侠

中金在线网 08-25 08:34

在漫威影业(Marvel)的超级英雄电影中,钢铁侠托尼·斯塔克(TonyStark)于上世纪90年代初从麻省理工学院毕业,后来建造了斯塔克工业公司的方舟反应堆(ARCreactor)。

不过,那只是超现实的电影。回到现实中,似乎能设计方舟反应堆的人留在了麻省理工学院。该学院的一支研究团队只用了几十年时间,就能够为一个完整且可运行的方舟反应堆制定试验计划。

方舟反应堆的缩写“ARC”,分别代表便宜(affordable)、强大(robust)和小巧(compact)。这种核聚变反应堆基于托卡马克(Tokamak)装置的原理,在足够高的温度(几千万甚至数亿摄氏度)中利用磁场来约束等离子体,以维持核聚变所需的环境。一个名为国际热核聚变实验堆(ITER)的托卡马克装置目前正在法国建造,可能将在本世纪30年代投入运行,造价高达数百亿美元。其他的一些研究机构正致力于更加快速、更加便宜的新方法,ARC就是其中最新的一个。

麻省理工学院设计的ARC之所以与众不同,是因为它使用了一种可进行商业化生产的新型超导体,名为稀土钡铜氧化物(REBCO)超导带材。这些超导体能够在反应堆内部制造出比过去强大得多的磁常任何的磁场强度增加都会导致核聚变水平提高到原来的四次方,而REBCO超导体能够使磁场强度几乎翻倍,由此产生的核聚变能将比普通超导体高出一个数量级。

依靠这种核聚变能的大幅提升,麻省理工学院已经能够设计出一种体积更小但仍然可以产生大量电能的反应堆。拟建中的这第一台ARC反应堆原型是一座额定装机容量为270兆瓦的发电站,它的发电量是其耗电量的3-6倍。该反应堆可以为大约10万户家庭提供充足的电力,而且体积较小,只有ITER的一半大。它还有另外一个好处,那就是拥有一个模块化核心,这使维修和实验变得更加容易。

通过采用一种液体(氟锂铍熔盐)作为屏蔽材料、中子慢化剂和热交换介质,ARC反应堆的设计还会得到进一步简化。这种液体覆盖着反应堆,因为内部进行的核聚变而受热,然后流经高效率的布雷顿循环发动机进行发电。

ARC反应堆几乎完全基于经过验证的现有技术,麻省理工学院表示,复杂程度和大小相当的装置可以在五年内建成,造价只有ITER的“一小部分”。据我们所知,这一小部分是十分之九,但言外之意是ARC反应堆会便宜得多,这主要归功于体积更校

研究人员指出:“完整的工程设计超出了这项ARC研究的范畴。”不过,没有理论和技术问题阻碍ARC反应堆工程设计的开发。如果是这样,我们或许可以在十年内看到一座全功能的ARC反应堆投入运行。

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