核聚变是太阳和其他所有恒星的动力来源。在核聚变过程中，两个原子的原子核靠得足够近，从而发生聚变，释放出巨大的能量。

 

在地球上复制这一过程有可能提供几乎无限的电力，几乎零碳排放，更安全，而且不会产生与裂变相同水平的核废料。

 

但是，在地球上建造一颗本质上是迷你恒星并将其整合到一个反应堆中并不是一件容易的任务。它需要巨大的温度和压力以及极强的磁场。

 

目前我们还没有足够的材料来承受这些极端情况。但像我这样的研究人员正在努力开发它们，在这个过程中我们发现了一些令人兴奋的事情。天富是做什么的？

 

托卡马克装置

 

在地球上，有许多方法来遏制核聚变反应，但最常见的是使用一个被称为托卡马克的甜甜圈形状的装置。在托卡马克内部，反应的燃料——氢的同位素氘和氚——被加热，直到它们变成等离子体。等离子体是指原子中的电子有足够的能量逃离原子核并开始四处漂浮。因为它是由带电粒子组成的，不像普通的气体，它可以被包含在磁场中。这意味着它不会接触反应堆的侧面，相反，它会以一个甜甜圈的形状漂浮在中间。

 

聚变反应堆托卡马克装置

 

在托卡马克聚变反应堆里。

 

当氘和氚有足够的能量时，它们会融合在一起，产生氦、中子并释放能量。等离子体必须达到1亿摄氏度的温度才能发生大量的聚变——比太阳中心的温度高十倍。它一定要热得多因为太阳的粒子密度要高得多。天富平台

 

虽然它大部分被置于磁场中，但反应堆仍然要经受住高温。Iter是世界上最大的核聚变实验，预计将于2035年建成，其最热部分将达到1300℃左右。

 

虽然等离子体大部分都在磁场中，但有时等离子体可能会与反应堆的壁发生碰撞。这可能导致侵蚀，燃料被植入壁和改变材料的性能。

 

除了极端温度之外，我们还必须考虑氘和氚聚变反应的副产品，比如极高能量的中子。中子不带电荷，所以不会被磁场所包含。这意味着它们会撞击反应堆的壁，造成损害。

 

的突破

 

所有这些令人难以置信的复杂挑战在过去的几年里促成了材料的巨大进步。其中最引人注目的是高温超导磁体，它被用于各种不同的聚变项目。它们在低于液氮沸点的温度下表现为超导体。虽然这听起来很冷，但与其他超导体需要的更冷的温度相比，它的温度很高。