袁岚峰: MIT要实现可控核聚变了?专家认为没这么简单 |2020-10-15

2020年10月15日10:41:51 发表评论

根据《等离子体物理学杂志》2020年9月29日的报道(麻省理工学院一次刊发7篇论文,详解“人造太阳”重大突破!2025人类终极能源未来可期?),美国麻省理工学院(MIT)与初创公司 Commonwealth Fusion Systems 实现新型可控核聚变反应堆研究工作的重大突破。他们宣称,如果项目能够如期在2025年完成,这将成为世界上首个输出能量大于输入能量的可控核聚变反应堆,将人类关于可控核聚变反应的研究进展大幅提前至少十年。

许多人来问美国麻省理工学院的这个进展怎么样,可控核聚变是不是要实现了?我的两位专家朋友的评论如下。
中国科学院等离子体物理研究所研究员吕波:磁场越高约束越好,不知道他们的材料能不能做成线圈,这还是有难度的。从材料到磁体,没有那么简单。
 

国际热核聚变实验堆(ITER)遥操作系统工程师史善爽博士@DrSHI观科技:来ITER之前我还拿到过MIT的offer,就是做这个SPARC,他们只是拿了意大利一个公司3000万美元的投资,前期主要做大载流高场强的高温超导磁体。想通过超强磁体来实现紧凑堆。目前所有的成果应该都是仿真模拟吧,磁体并没有做出来呢。另外,即使有了超级牛逼的磁体,最多也只是做到主机的小型化,其他加热、电源、氚工厂等等一样都不能少。个人感觉MIT只是借着自己超导技术的优势在拿资金,刷存在感。对聚变大局帮助不大。也不会出什么突破性成果。虽然他做这个也是一种趋势,但是难以解决目前聚变的主要矛盾。

史善爽博士后来又有更详细的评论如下(https://www.toutiao.com/w/i1680437289431043/):

最近,《Journal of Plasma Physics》以专刊的形式,公布了美国麻省理工学院(MIT)在研的核聚变项目:SPARC,专刊总共7篇文章,主要介绍了SPARC的物理设计和仿真模拟。

国内很多媒体报导,似乎过于神话了这个项目,难道美国人有取得了什么突破,核聚变马上要成功了吗?@科技袁人袁岚峰也在群里问过我对这个事情的看法。

其实我在3年前,MIT筹建SPARC的时候,就知道有这个项目了。我在来ITER之前,甚至还拿到过MIT的offer,就是建设这个项目。

先说点我知道的内幕吧,其实MIT他们是拿了意大利一个公司3000万美元的投资(据说后期根据情况可能追加投资),前期主要做大载流高场强的高温超导磁体。想通过超强磁体来实现紧凑堆(图2,场强12特斯拉,2倍能量增益)。

其实美国这几年对聚变研究的投入并不高,MIT自己运行的Alcator C-Mod小型托卡马克也在前年被关闭了。MIT有个搞等离子体物理的团队PFSC(Plamsa Science and Fusion Center),为了生存,利用MIT自身在超导技术和等离子体物理模拟上的优势,搞出来这个装置。目前磁体还没建成,主要成果都是模拟与仿真。

最后说点学术的,这个SPARC有啥突破性的干货呢,官方宣传的有两点:

1.紧凑堆实现两倍能量增益Q2

2.验证高温超导磁体在聚变堆中应用可行性。

在我看来,第1点可忽略不计,ITER保守目标是Q10,至于紧不紧凑并不是最重要的,说白了还是经费有限。

第2点呢,有点意思,这里的高温超导主要指以稀土钡铜氧化物为超导材料的先进磁体,这个确实是聚变堆未来的趋势。体积更小,磁场更大,约束也更好。这方面很多国家也都在研究,比如我国曾在承担ITER采购包里率先采用了钇钡铜氧(YBCO)的高温超导电流引线。MIT这是首次应用到大型磁体。

总体而言,个人感觉MIT只是借着自己超导技术的优势在拿资金,刷存在感。对聚变大局帮助不大。也不会出什么突破性成果。虽然他做这个也是一种趋势,但是难以解决目前聚变的主要矛盾。另外,即使有了超级牛逼的磁体,最多也只是做到主机的小型化,其他加热、电源、氚工厂等等一样都不能少。

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