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磁约束核聚变装置小型化的难点,是否主要在于反应温度与离子自由度的关系? 第1页

  

user avatar   jiehou1993 网友的相关建议: 
      

超导材料应该是制约托卡马克小型化的一个重要因素(当然肯定不止这一个制约因素)。

托卡马克的功率密度正比于磁场强度的四次方,也就是说,只要把磁场强度提到原来的2倍,就能把等离子体体积缩小至原来的1/16。

近些年建设的托卡马克大都是用超导材料来维持强磁场(合肥的EAST就是全超导托卡马克)。但大部分用的都是低温超导体(临界转变温度低于液氮沸点),往往要用液氦制冷保持超导,而且临界磁场强度也不如一些高温超导体。

为啥放着性能更好的高温超导体不用呢?因为很多高温超导体都是氧化物(例如大名鼎鼎的钇钡铜氧),没有一点塑性,稍微弯一下就断了,很难把它们加工成线圈。而很多低温超导体都是合金,虽然超导性能差些,但胜在塑性好能加工。

不过近些年高温超导材料的加工性能似乎得到了改善,基于改良过的高温超导材料,MIT的那帮人设计了个ARC的反应堆[1][2](据说名字是致敬钢铁侠胸口的那个ARC反应堆,毕竟Tony Stark是MIT校友)。ARC反应堆拟用高温超导做线圈,能大大提高磁场强度,从而在保持和ITER功率相同的前提下,把体积缩小了不少(见下图)。

参考

  1. ^SPARC - MIT http://www.psfc.mit.edu/sparc
  2. ^ARC - wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/ARC_fusion_reactor#cite_note-giz-1



  

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