日期:2022/12/04 IAE
麻省理工學院在實用聚變能方面繼續取得進展 /MIT continues progress toward practical fusion energy
在一系列會談中，研究人員描述了通過無碳能源應對氣候變化的重大努力。
大衛·L·錢德勒 | 麻省理工學院新聞辦公室 日期：2019-01-24
麻省理工學院和初創公司 Commonwealth Fusion Systems 的研究人員在周二宣布一項重大的公私合作以設計一個能夠產生比消耗更多能量的聚變反應堆一年後，向麻省理工學院社區介紹了他們的最新進展。在一系列的會談中，他們詳細介紹了為實現實用聚變能所做的持續努力——基於提供太陽能的反應——比以往任何努力都更快。
在名為“麻省理工學院聚變景觀”的活動中，演講者解釋了為什麼迫切需要聚變能源，並描述了麻省理工學院和 CFS 正在採取的方法以及該項目是如何形成的。根據麻省理工學院等離子科學與聚變中心 (PSFC) 負責人丹尼斯·懷特的說法，新項目的目標是“嘗試更快地獲得聚變能”，方法是創建一個在未來 15 年內實現淨功率輸出的聚變裝置原型年。這個時間框架對於解決“我們現在面臨的最大挑戰，即氣候變化”是必要的。
“人類現在正站在懸崖邊上，”地球與行星科學塞西爾和艾達格林教授克里伊曼紐爾警告說，他研究氣候變化將對颶風和其他風暴的強度和頻率產生的影響。他說，由於氣候變化帶來的生存威脅，開發各種可能的無碳能源至關重要，而聚變能有可能成為解決方案的主要部分。
伊曼紐爾反駁了一些懷疑論者的說法，他們說氣候一直在變化，並指出人類文明是在過去幾千年中發展起來的，這是一段異常氣候穩定的時期。他說，雖然全球海平面在上一個冰河時代末期上升了 400 英尺，但那是人類基本上是游牧民族的時代。他說：“今天無論在哪個方向，1 米的變化都會給人類帶來很大的問題，”他補充說，降雨模式的預期變化可能會對水和食物的獲取產生嚴重影響。
他說，只有三個大國成功地將其經濟從化石燃料中轉移出來：瑞典、比利時和法國。所有這些在很大程度上都是依靠水電和核電的力量實現的——而且只用了大約 15 年的時間。 “我們將不得不做任何有用的事情，”他說，雖然傳統的基於裂變的核能在短期內可能是必不可少的，但從長遠來看，聚變能可能是讓世界擺脫化石燃料的關鍵。
麻省理工學院斯隆管理學院 Charles E. and Susan T. Harris 經濟學教授 Andrew Lo 表示，對於大型項目，例如開發實用的聚變發電廠，可能需要新的融資機制，因為傳統的風險投資家和其他傳統資源可能不足以支付其成本。他說：“我們需要正確的敘述，”以向人們表明需要投資來應對挑戰。 “我們需要讓核聚變成為現實”，這意味著在各種潛在方法上投入大約 10 億美元，以最大限度地提高成功機率，Lo 說。
The Engine 的執行董事 Katie Rae 是麻省理工學院創立的一個項目，旨在幫助衍生公司彌合實驗室和商業成功之間的差距，她解釋了該組織的董事如何迅速一致同意該聚變項目旨在開發示範聚變名為 SPARC 的設備值得投入最大的資金來幫助實現其變革性目標。引擎旨在幫助那些發展不符合風險投資基金典型的 10 年財務回報預期的項目。此類項目需要更長遠的思考——以 SPARC 項目為例，長達 18 年。她說，該項目的目標與創建引擎的原因完全一致。 “這對我們存在的意義至關重要，”她說。
PSFC 的核物理學家、Cecil 和 Ida Green 核工程副教授 Anne White 解釋了為什麼 SPARC 概念對於將聚變領域推向可直接導致商業電力生產的道路很重要。一旦該團隊的演示設備證明可以產生比設備消耗更多的功率——這是聚變設備從未達到的里程碑——“那一刻敘述就改變了。我們會知道我們快到了，”她說。
但要做到這一點一直是一項艱鉅的挑戰。 “它有點太貴了，而且設備有點太大了”無法向前推進，直到最近幾年，超導磁體技術的進步使得製造更強大的磁體成為可能，從而使較小的聚變電廠能夠提供使用以前的技術需要更大的發電廠的電量。懷特解釋說，這就是新 SPARC 項目成為可能的原因。
麻省理工學院分拆公司 CFS 的首席執行官 Bob Mumgaard 描述了該團隊接下來要採取的步驟：設計和製造工作聚變演示裝置所需的大型超導磁體組件。該公司目前擁有 30 名員工，但發展迅速，正在“製造我們可以製造的最強磁鐵”，即使該集團在聚變能源方面取得進展，這反過來也可能在其他行業找到應用。他說，在兩年內，他們應該可以啟動並運行全尺寸磁鐵。
不過，Mumgaard 說，CFS 和麻省理工學院的努力並不孤單。大約有 20 家公司積極參與此類聚變研究。 “這是一個充滿活力、不斷發展的系統，”他說。他說，不是靜態景觀，而是“有很多相互作用——它更像是一個生態系統。”麻省理工學院和 CFS 以其創新的方法設計緊湊、低成本的發電廠架構，可以更快、更高效地建造，“已經改變了該生態系統中的敘述，這是一件非常令人興奮的事情。”