磁鐵技術(shù)的進(jìn)步讓麻省理工學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱MIT)的科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)出更便宜、小型、模塊化、高效的核反應(yīng)堆，并稱這一技術(shù)可以形成商業(yè)化產(chǎn)品。最重要的是，這個(gè)清潔、幾乎取之不竭的能源有望在十年內(nèi)面世。

MIT的團(tuán)隊(duì)成員用最新的超導(dǎo)材料稀土鋇銅氧化物(REBCO)做成高磁場(chǎng)線圈，而這是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心。

MIT核能科學(xué)與工程系教授Dennis Whyte介紹，這個(gè)材料能讓我們用磁鐵做出更大的反應(yīng)的東西。不過喜帖跟我們做核反應(yīng)堆有什么關(guān)系呢?核聚變產(chǎn)生電能和星星放電的物理原理一樣。在反應(yīng)堆里兩個(gè)相對(duì)較輕的原子合在一起產(chǎn)生更重的元素，而星星也會(huì)產(chǎn)生非常熱的等離子體，這個(gè)氣體相當(dāng)于帶電氣體。

越強(qiáng)的磁鐵、越強(qiáng)的磁場(chǎng)就能讓等離子體聚在越小的空間，也就是說同樣大小的空間里能裝下比之前更多的等離子體。也就等同于建造反應(yīng)堆需要的材料和空間都變少了，反應(yīng)時(shí)間也會(huì)變短，結(jié)果不就是一個(gè)更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的反應(yīng)堆嗎?

小型核反應(yīng)對(duì)及其元件的相關(guān)概念在過去幾十年里已經(jīng)有了大量研究并測(cè)試得差不多了，這次MIT提出的新原型是將研究基礎(chǔ)與潛在的發(fā)電裝置原型相結(jié)合，讓它能產(chǎn)生大量的能源。磁場(chǎng)越強(qiáng)，獲得的能量就會(huì)越多。

新的反應(yīng)堆原型利用氫聚變形成氦，并釋放大量能量。為了維持反應(yīng)繼續(xù)并讓它變得高效節(jié)能(釋放的能量比消耗的多)，等離子體必須被加熱到比恒星內(nèi)核還高的溫度才行。新磁鐵技術(shù)在這時(shí)就派上用場(chǎng)了，它們能吸收托卡馬克(受控核聚變器的環(huán)形容器)中心的加熱例子磁場(chǎng)中的一點(diǎn)提高都是巨大的成功，因?yàn)楹司圩兎磻?yīng)堆里的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化對(duì)反應(yīng)有很大的影響：可用的聚變動(dòng)力增加，導(dǎo)致磁場(chǎng)功率增加了四倍，而磁場(chǎng)又被擴(kuò)大了一倍也就是說這個(gè)設(shè)備產(chǎn)生的能量就多了16倍。

該研究稱，新的磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度并沒有放大一倍，但是這些超導(dǎo)材料的使用足以提高反應(yīng)堆產(chǎn)生的能量到之前的10倍。開辟了核聚變反應(yīng)堆的發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)道路。

目前世界最大的核聚變反應(yīng)堆計(jì)劃正在法國(guó)建設(shè)中，項(xiàng)目名稱為ITER，預(yù)計(jì)耗資400億美元。這個(gè)項(xiàng)目是在新超導(dǎo)體出現(xiàn)之前設(shè)計(jì)并投入生產(chǎn)的。MIT小組認(rèn)為，他們的新設(shè)計(jì)能產(chǎn)生和法國(guó)這個(gè)大項(xiàng)目差不多的能源，但是反應(yīng)堆的直徑只有ITER的一半，成本也只是ITER的一小部分，建起來也更快。

他們將這次研究的反應(yīng)器稱為ARC，它的大小和磁場(chǎng)強(qiáng)度都和ITER相差甚廣，但是物理基礎(chǔ)卻是完全一樣的。

MIT研究組還計(jì)劃讓不拆除整體反應(yīng)器的前提下取出核聚變核心，如果能做到這一點(diǎn)將會(huì)為以后核聚變核心的材料、設(shè)計(jì)進(jìn)一步研究鋪平道路，而這些歸根結(jié)底還是為了提高核心性能。

此外，新超導(dǎo)體材料能讓ARC和ITER一樣讓反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)行，一次性產(chǎn)生幾秒的輸出穩(wěn)定功率的電能，不至于讓銅線圈過熱。

ARC的另一個(gè)關(guān)鍵突破是用液體材料代替覆蓋在融化室周圍的固體材料，這樣一來能便于流通和更新互換。這樣做還有一個(gè)好處就是降低運(yùn)營(yíng)成本：隨著時(shí)間推移，固體材料需要被替換，而液體可以循環(huán)使用。

核聚變反應(yīng)時(shí)，核心會(huì)被融化，外圍的固體材料也面臨及其嚴(yán)酷的環(huán)境，所以用液體來代替會(huì)好很多。

現(xiàn)在這個(gè)原型能發(fā)動(dòng)的電能是保持發(fā)動(dòng)所需消耗能源的3倍，據(jù)介紹只要對(duì)原型進(jìn)行改進(jìn)和微調(diào)就能上升到5~6倍。

到目前為止，已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的核聚變反應(yīng)堆還沒有誰能產(chǎn)生電能(準(zhǔn)確來說是沒有產(chǎn)生比消耗更多的電)，所以ARC產(chǎn)生的凈電能的設(shè)計(jì)很有可能帶來重大突破，據(jù)MIT團(tuán)隊(duì)成員估計(jì)，它發(fā)的電夠10萬人使用。

核電肯定會(huì)是22世紀(jì)地球上最重要的電力來源，但是我們需要讓核電進(jìn)步得更快一點(diǎn)以避免全球變暖帶來更大災(zāi)難。這次得設(shè)計(jì)無疑會(huì)帶來很大希望。