要產生足夠約束等離子體的磁場,需要線上圈中通入巨大的電流。
如果使用普通銅線圈,電阻會產生巨大的熱量,消耗的電力將是天文數字,比聚變產出的能量還多,導致系統永遠無法實現能量淨增益。
目前所有大型的。旨在實現能量增益的託卡馬克都採用低溫超導技術。
這些材料需要在液氦提供的極低溫度下才能工作。
如果有了「室溫超導」材料,情況就完全不同了。
假設當代已經擁有了一種真正實用化的。可以大規模工程應用的材料,它能在室溫或遠高於液氮溫度,如0°C以上實現超導,那麼它將從以下幾個根本性方面解決核聚變的瓶頸。
一是極大降低建設和執行成本,提升經濟可行性省去複雜的製冷系統,目前的低溫超導需要龐大。精密且極其昂貴的液氦製冷系統和多層絕熱結構。
室溫超導將完全省去這套系統,大幅降低聚變裝置的材料。建造和安裝成本。
製冷系統本身就是一個吞電巨獸,如果能夠去掉它,聚變電站的「廠用電」將大大減少,使得淨輸出功率更高,更容易實現經濟盈利。
二是充許建造更強。更緊湊的磁場磁場強度是關鍵,磁場的約束能力與其強度密切相關。
而磁場越強,就能將等離子體約束得越好。越穩定,同時也可以讓聚變裝置做得更小。更緊湊。
工程限制也得以突破,低溫超導材料有其臨界磁場上限,超過這個上限就會失去超導性。
一些有潛力的高溫超導材料雖然也需要冷卻,但臨界磁場更高。
而理想的室溫超導材料同時具備高臨界溫度。高臨界磁場和高臨界電流。
這將充許設計出磁場強度遠超現在的磁體,叢而建造出更小。更便宜。效能更高的聚變堆。
三是提高裝置的可靠性和可維護性。
極低溫系統是託卡馬克中複雜且脆弱的環節,移除它,整個系統的機械設計和執行都會變得更簡單。更穩定,維護間隔更長,停機時間更短。
對於需要連續執行數年的商業電站而言,這一點是至關重要的。
最後是能夠解鎖更優的設計方案。
強大的室溫超導磁體可以使一些更具潛力的約束方案,如仿星器。緊湊型球環等,變得更容易實現,這些方案可能比傳統的託卡馬克更穩定。更適於連續執行。
當前使用低溫超導的核聚變,就像一部效能強大的手機,但必須一直連線著一個沉重。昂貴。耗電的外接冰箱才能工作。
它能用,但幾乎無法普及。
而擁有室溫超導的核聚變就像一部同樣強大,但不再發熱。續航持久的手機O
它從一部「原型機」變成可以大規模生產和使用的「商品」了。
因此,室溫超導雖不是核聚變在科學原理上成功的必要條件,沒有它,像ITER這樣的專案也在推進。
但它是實現經濟。緊湊。高效。可推廣的商業核聚變能源的關鍵技術瓶頸。
能夠解決從「實驗室證明」到「商業發電」過程中遇到的主要成本和工程難題,從而真正開啟通往「終極能源」的大門。
不過陸安並沒有打算去花費時間精力攻克室溫超導材料,因為沒有那個必要。
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