麻省理工學院透過在超導磁體的生產方面取得突破，為廉價融合能源開辟了道路
在 IEEE Xplore雜誌 3月刊上的六篇科學論文系列中，麻省理工學院（MIT）的科學家們討論了基於高溫超導的新型電磁鐵的開發和執行。這一發展被稱為過去30年來在創造商業上可行的融合反應堆領域的最大突破。
圖片來源： 麻省理工學院
2021 年 9 月 5 日，在麻省理工學院 （PSFC） 電漿科學與融合中心的實驗室進行了高溫超導電磁體大型原型的首次測試。該產品重約9噸，產生了20特斯拉力的電磁場。電磁鐵的設計是使用新原理從頭開始建立的，並且進行了廣泛的測試，以確認計算，模型和想法本身的正確性，這在當時是極具創新性的。
在此之前，現有技術和電磁鐵已經可以產生足夠強度的磁場，將電漿加熱到1億°C，與工藝室壁隔離。然而，這種系統的效率遠未達到盈利能力的要求。麻省理工學院的科學家和他們在大英國協融合系統公司的同事已經能夠制造出更小、制造和維護成本更低的電磁鐵，並聲稱是節能的。
「在一夜之間，它實際上將一瓦融合反應堆的成本提高了近40倍，」 實驗參與者後來聲稱。 「核融合現在有機會，」 科學家們說。 「實驗性融合裝置使用最廣泛的設計有機會變得具有成本效益，因為你在這個領域已經有了飛躍。 正是這種能夠顯著減小物體的尺寸和成本的能力，才使融合成為可能。
電磁鐵新設計成功的秘訣之一是剔除了線圈繞組中電線的絕緣。很難相信，但科學家們在繞組中使用了裸線，而不必擔心擊穿和短路。超導性的影響在繞組中創造了這樣的條件，以至於匝之間的短路可以忽略不計。實驗證實了選擇的正確性。電磁鐵線圈保持可靠，尺寸、成本和反應爐的整體尺寸都變得更小。
選擇高溫超導體REBCO作為繞組，這是一種稀土鋇銅氧化物，可以在20K的溫度下實作超導效果，比傳統超導性高16K，盡管冷卻深度的差異看似很小，但這是一個遊戲規則的改變者。一個電磁鐵占用了 300 公裏的 REBCO 頻段。試想一下，透過消除這種電線的絕緣層，可以節省多少線圈的空間。順便說一句，麻省理工學院沒有說出這種電線的供應商，所以它很可能是中國制造商上海超導體，例如。
後來，在臨界條件下對磁體進行測試時，檢查了其行為的理論模型，直至部份破壞（繞組熔化）。這對於改進用於未來融合反應堆的電磁鐵的設計和效能非常重要。在獲得電磁鐵設計及其工作原理的專利後，今天發表的有關開發的文章成為可能。這項研究使人造太陽可以在地球上被照亮的那一刻更近了，電網中的能量將變得無限且幾乎是幹凈的。
