能源的未来——科学家刚刚产生了世界上最强的磁场

科学家们首次使用超导电磁铁创造了20特斯拉的磁场强度，这是地球上有史以来最强的磁场。研究人员说，这是一个积极的步骤，证明聚变发电厂将有一天能够产生比他们消耗更多的能量。

经过三年的合作，麻省理工学院(MIT)和马萨诸塞州剑桥市的初创公司英联邦融合系统(CFS)在9月5日达到了20特斯拉的里程碑。(特斯拉是每平方米磁通量的公制单位。)这一突破是一件大事，但超导电磁铁也有同样重要的地方:它们符合被认为是“高温”的要求。

超导磁体由统称为超导体的材料制成，超导体通常是金属和合金，它们被冷却，直到它们以几乎零电阻导电。但发生这种变化的温度影响很大。

传统的(“低温”)超导体必须冷却到接近绝对零度，即零下273摄氏度。但这需要庞大的基础设施网络和大量的能源。与此同时，高温超导体可以在零下173摄氏度左右的高温下工作，这仍然是非常冷的，但需要的能量和体积要小得多。

新型高温超导材料,在一个平面的形式,带状磁带,可以在更小的设备,实现更高的磁场等于装置的性能,达到40倍体积的使用传统的低温超导磁体。

这一切是如何融入核聚变能源的竞赛的呢?首先，磁铁是核聚变反应堆的关键。典型的聚变反应堆大致呈甜甜圈(或“圆环”)形状，有绝缘层和包含太阳热元素等离子流的结构。等离子体会立即熔化地球上的几乎所有物质，所以用地球上最强大的磁铁将其固定在合适的位置是有道理的。

到目前为止，没有聚变反应堆产生净功率，这意味着输出的能量超过了反应堆启动和运行所需的能量。事实上，还没有人真正接近，这就是为什么公众把核聚变看作是一个“音乐人”的推销词——总是十年之后，从来没有兑现过它的承诺。

这也是磁铁如此重要的另一个原因。通过增加磁场强度，科学家可以在托卡马克反应堆中使用更少的能量。这将使等离子体点火或净生产核聚变能量的想法离我们更近一步。

大型国际等离子体托卡马克反应堆ITER宣布将在2025年发射首个等离子体。麻省理工学院使用这种新型磁体的测试反应堆被称为SPARC，它采用了一种不那么传统的设计，按照自己的时间表进行。但清洁、充足的能源的未来可能比我们想象的更近。