美国能源部开发新型电磁铁 可促进核聚变和医疗技术的发展

美国能源部（DOE）普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的科学家们设计了一种新型磁铁，它可以帮助各种设备，从被称为托卡马克的甜甜圈形核聚变设施到为人体制作详细图片的医疗机器。

托卡马克依靠一个被称为螺线管的中央电磁铁来产生电流和磁场，以限制等离子体，一种由自由电子和原子核组成的热的、带电的物质状态，从而使聚变反应得以发生。然而，在受到被称为中子的高能亚原子粒子的长期影响后，电磁铁导线周围的绝缘层可能会恶化。如果是这样，电磁铁可能会失效，从而限制了托卡马克利用核聚变能量的能力。

金属在这种新形式的磁铁中起到绝缘作用，防止粒子对其造成损害。此外，它将在比现有超导电磁铁更高的温度下运行，使其更容易维护。聚变是为太阳和恒星提供动力的力量，它以等离子体的形式将光元素结合起来，产生大量的能量。科学家们正试图在地球上复制核聚变，以产生几乎无限的动力源来发电。

测试显示，这种新型磁铁产生了大约83%的超导线材电流容量，这是一个非常好的量。科学家们在设计和建造高功率磁体时，通常只使用超导线材电流容量的70%。而像正在法国建造的国际核聚变设施ITER中使用的大型磁体，通常只使用50%。

新磁铁的导线由铌和锡元素构成。当以特殊方式加热时，这些元素形成一种超导体，允许电流在极低的温度下无阻力地流过它。因此，对防止电流泄漏的绝缘需要要少得多。它允许磁体在很小的空间内携带大量的电流，减少磁体在托卡马克中占据的体积，这种磁铁还可以在比今天的磁铁更高的电流密度和更强的磁场下运行。这两种品质都很重要，并可能导致成本降低。

总而言之，这项新的发展可以深刻地有利于聚变能源的发展，摆脱了许多昂贵的步骤，并减少了线圈发生故障的机会。