近日，美国麻省理工学院（MIT）等离子体科学与核聚变中心携手英联邦聚变系统公司（CFS），在高温超导磁体研发领域取得突破性进展。研究团队成功研发出一款磁场强度高达20特斯拉的新型磁体，不仅刷新了世界纪录，更将为实现核聚变发电厂的商业化运作及无限清洁能源供应开启新时代。3月6日，一则震撼全球能源领域的消息由美国麻省理工学院的研究团队发布：他们于2021年9月5日在实验中实现了历史性的突破，采用名为REBCO（稀土钡铜氧化物）的高温超导材料制成的磁体，在20开尔文的工作温度下创造出20特斯拉的世界最强磁场，这一数值恰好满足了建造核聚变发电厂的关键条件，预示着净输出功率的产生和近乎无限发电时代的来临。
值得注意的是，这种新型REBCO磁体的独特优势在于其无需复杂的绝缘处理，并且因裸露特性而具有更强的导电性能，大大简化了制造过程、提高了磁场强度和密度，同时提升了冷却效率。试验的成功标志着MIT团队设计的新型核聚变装置SPARC已达到所有预期标准。
然而，研究并未止步于初步的成功。为了验证该超导磁体在极端条件下的稳定性和安全性，科研人员对其进行了详尽的拆解检查、数据深入分析以及极限场景测试。结果显示，即使在人为制造的不稳定条件下，磁体受损部分也仅占总体积的极小比例，这得益于REBCO材料对绝缘需求的降低及其均匀散热的特性，从而增强了磁体整体的稳定性和安全性。据此，团队进一步优化了设计，预计即便在最严苛的环境下也能确保实际核聚变装置中的磁体安全运行。
基于这项重大突破，MIT团队的实用型聚变反应堆技术荣膺2022年《麻省理工科技评论》评选的“全球十大突破性技术”。
最近卸任MIT等离子体科学与聚变中心主任的Dennis Whyte揭示了一项更为振奋人心的消息，他表示MIT团队已经将聚变反应堆每瓦特成本骤降近至原来的1/40，此举使得核聚变技术的商业化应用成为可能，堪称过去三十年来核聚变研究中最重大的成就之一。
Whyte强调：“核聚变此刻迎来了真正的机遇窗口。通过利用托卡马克装置设计并大幅缩减体积与成本，我们有可能让核聚变装置变得经济可行，这是质的飞跃。”
目前，该团队研发的超导磁体正在被应用于CFS正在建设的SPARC核聚变装置中。这个甜甜圈形腔体由16块缠绕着螺旋形超导带的“薄饼”板块组成，另一侧则是高效的氦气冷却通道。
核聚变是一种模拟太阳能量生成方式的过程，旨在结合轻原子以形成更重的原子，释放出巨大的能量。然而，要实现地球上可控的核聚变是一项极具挑战的任务，关键问题在于如何在极高温度和压力下约束燃料。超导磁体在此过程中发挥着至关重要的作用，但以往的超导材料只能在绝对零度以上约4开尔文的低温下工作。而REBCO新型材料则能在20开尔文温度下维持超导状态，其独特的材料属性和工程优势有望彻底革新超导磁体的设计和制造。
总之，随着MIT团队在超导磁体领域的重大突破，核聚变商用化前景豁然开朗，一种几乎无温室气体排放、放射性废物极少且燃料资源近乎无限的清洁能源时代正逐渐逼近现实。
