低成本核融合反应器超越石化燃料
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美国西雅图华盛顿大学(University of Washington)的研究人员声称已经发明了一种简单的核融合反应器(fusion reactor)，不仅比燃煤发电厂更具经济效益，而且还可达到零温室气体排放。
核融合反应器采用使阳光照射的相同原理，提供了无限绿色能源的可能性。相较于核裂变反应器(fission reactor)产生大量必须残留数千年的放射性废弃物，核融合反应器只产生少量低危险性且仅残留约10年的核废料。而且，核融合反应器也不会出现熔融的危险。研究人员Sutherland和Jarboe将在国际原子能总署(IAEA)于俄罗斯圣彼得堡举行的核融合能源会议(Fusion Energy Conference)上发表其低成本的核融合反应器设计。
太阳就是一种天然的核融合反应器，也是宇宙中最强大的能量来源。
太阳就是一种天然的核融合反应器，也是宇宙中最强大的能量来源。
（来源：NASA, Goddard Laboratory for Atmospheres）
这项核融合反应器设计被称为‘spheromak’，一开始是华盛顿大学教授Thomas Jarboe的课程计划之一，直到最近由Jarboe和博士候选人Derek Sutherland开发出原型 Dynomak 后，才被证实为一项可行的设计。Derek Sutherland先前曾经在麻省理工学院(MIT)进行反应器设计。
相较于华盛顿大学发明更优雅简炼的Dynomak设计，目前开发核融合反应器的标准方法就像是采用蛮力一样，例如由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等共同合作在法国成立的“国际热核实验反应堆”(ITER)所采取的途径。
“相较于法国ITER的开发途径，我们不必再使用昂贵的超导环场线圈设置，就能够设计出更加紧凑的反应器系统，不仅减少了10倍的成本，同时还提高了5倍输出，”Sutherland指出，“这款 spheromak 设计产生扭转的磁场，可在等离子中驱动电流——这是一种非常好的导体，从而限制并稳定了反应器中的超热等离子。此外，采用感应传输的电压转换产生了磁场以实现隔离与稳定性。”
华盛顿大学目前的核融合实验HIT-SI3，大约仅有Dynomak尺寸的1/10
华盛顿大学目前的核融合实验HIT-SI3，大约仅有Dynomak尺寸的1/10。Dynomak可产生GW级功率，大幅超越石化燃料的能效。
（来源：美国华盛顿大学）
目前的Dynomak原型采用三个环形喷射器，以螺旋式注入限制和稳定电流于等离子，然而，在反馈回路中还需要一个单线圈，在稳态作业期间维持反应器内的平衡。一旦来自电网的功率启动内部核融合反应器，反应器中产生的一部份功率为环形器与线圈产生电压，使其得以维持于稳定状态。这大约需要73mW功率，以保持最后的gW级Dynomak也能在稳定状态下执行。
目前的原型被正式称为“螺旋性注入环形器稳定电感3”(HIT-SI3)，因为它有三个环形喷射器。接下来的原型——可能称为 HIT-SIX ，将会是 HIT-SI3 (约3公尺直径)的两倍大，预计将测试搭载6个环形喷嘴的spheromak设计原则是否适用于最新Dynomak的更高温等离子中。
“如果我们能证明它可发挥作用，那么接下来要开发全功能Dynomak的其他工作风险也会相对降低，”Sutherland表示。
打造下一代的 HIT-SIX 预计将耗资约800万至1,000万美元。这将是一款按比例缩小的版本，因此具备全功能 Dynomak 的所有子系统。
据研究人员表示，打造一座零温室气体排放的 gigaWatt Dynomak 发电厂造价约27亿美元，相形之下，一座可达到相同输出但又不环保的燃煤发电厂就要28亿美元。
研究人员们已经为此设计申请专利了。参与这项研究的其他研究人员还包括华盛顿大学电子工程系研究员Brian Nelson、博士后研究员Brian Victor，以及研究生George Marklin、Chris Hansen、Michael Pfaff、Kyle Morgan、Eric Lavine、Michal Hughes与Aaron Hossac，以及华盛顿大学毕业生Yu Kamikawa与Phillip Andrist。美国能源署(DoE)提供经费赞助。
编译：Susan Hong
(参考原文：Cheap Fusion Beats Fossil Fuels，by R. Colin Johnson)