更安全、更高效的核聚变发电即将问世
几十年来，核聚变发电一直是未来的能源。
Saskia Mordijck说：“人们一直认为核聚变技术还需要50年的时间。”但她补充说，在我们的家庭中使用更安全、更高效的核聚变电力的时代真的越来越近了。
Mordijck是William & 玛丽计算机科学系的研究助理教授（兼任物理学和应用科学），她已经获得了美国能源部的资助，继续她对聚变能的研究。她说，大多数人只是模糊地知道核聚变是如何工作的，因此对它相对于“传统”核能的优势知之甚少。
她解释说：“核聚变能源与我们在河对岸的萨里（Surry）拥有的核电站完全相反。”“在核电站里，他们实际上是用小颗粒轰击材料，使其分裂，从而释放能量——这就是裂变。”
她说，要完成聚变，你需要取两个非常小的粒子，在足够高的温度下加热它们，使它们融合在一起。“由于它们融合在一起，实际上会释放能量，”Mordijck解释说。这一切都在爱因斯坦著名的方程E=mc2中。大多数人即使不懂物理学，也能认出这一点。”
比裂变有很多优点
说到发电，核聚变比裂变有许多优势，其中许多与安全有关。莫迪克说，核聚变并不存在对核能发电产生焦虑的常见原因。福岛/切尔诺贝利那样的事故不属于这个范畴。
“核聚变反应的好处是，如果它以某种方式失去控制，它会自动停止。如果裂变反应失去控制，它真的会失去控制，”莫迪克解释说。“你无法阻止它，它实际上可能会导致核熔毁。”
第二组核聚变比裂变的好处集中在放射性废物上。莫迪克承认，一定数量的核废料是不可避免的，但核聚变发电厂产生的核废料数量，即使是最高效的裂变发电厂也只会产生一小部分。不仅数量更少，而且核聚变工厂产生的废物在更短的时间内保持危险。
“在一个裂变发电厂，我们会产生大量的放射性废物，这些废物会持续很长时间。它比我们在地球上拥有的大多数东西持续的时间都长，所以我们必须把它储存在某个地方。我们不能以任何方式或形式清理它，”Mordijck解释道。“而在核聚变发电厂，这些废物的寿命非常短。50到100年后，它将完全消失，它的放射性不会比周围环境更强，也不会污染任何东西。”
资金削减阻碍进展
核聚变能一直在太阳中发挥作用，在那里，氢核聚变成氦多年来一直保持着我们的温暖。Mordijck说，尽管有这些潜在的优势，但核聚变仍然是一项实验技术，而且资金不足。
她说：“当人们说核聚变似乎永远要等50年的时候，我们核聚变科学家指出，我们的资金每年都被削减，所以很难取得任何进展。”
Mordijck说，为了让核聚变通过实验阶段，她和她的同事们必须解决几个科学和工程问题。最棘手的问题之一涉及热传递。挑战开始于必须有非常热的东西挨着非常冷的东西。
“所以，想象一下，你正在将某物加热到比太阳还热的温度，但在两到三英尺远的地方，你需要超冷磁铁，”她说。高温是诱导核聚变所必需的，而磁铁则需要容纳核聚变的产物，即一种被称为等离子体的物质状态。
一旦实现了核聚变，问题就变成了如何从等离子体中获得能量。燃煤电厂和裂变电厂都利用产生的热量烧开水来旋转涡轮叶片。核聚变产生的温度超过太阳的温度，它带来了一个问题，即大多数材料无法承受太快的热量。
含有等离子体
莫吉克自己的研究重点是利用磁场来控制等离子体。她解释说，太阳等离子体被太阳的巨大引力所包含。
“但是我们不能在地球上创造太阳，”她说，“所以我们通过磁场来创造太阳。但是等离子体有泄漏的倾向，所以你会失去粒子。我一直在研究如何失去这些粒子。”
核聚变控制实验通常在被称为托卡马克的仪器中进行。托卡马克是一个形状像甜甜圈的腔室，用来容纳容纳等离子体所需的磁场。Mordijck在圣地亚哥与通用原子公司的DIII-D托卡马克进行了广泛的合作。她指出，DIII-D是世界上领先的托卡马克之一，但她说，资金充足的亚洲项目正在建造更新、更先进的机器。
在物理学家中，粒子的运动被称为“输运”，Mordijck会说，她研究“微扰输运”是为了研究应该被托卡马克磁场限制的粒子的损失。它归结为一种试图测量本质上无法测量的现象的尝试。
她解释说：“测量运输是不可能的。”“所以你必须进行某种程度的推断。”
她说，当她准备粒子损失的计算模型时，她甚至无法区分两种类型的传输——对流和扩散，更不用说在托卡马克的控制室了。这就是“扰动”部分的由来。mordijack设计了她的实验，在聚变实验中引入了一种新的元素，比如气体泡芙。
“我们在实验中加入了更多的气体，但我们在非常短的时间内进行，中间有一些时间，”她说。
气体迅速穿透等离子体，缓慢出来。Mordijck对气体进行了监测，并表示气体对等离子体的扰动效应使她对粒子传输有了更深入的了解。
“从你在测量中看到的变化，你可以推断出对流和扩散值，”她解释说。
她的美国能源部资助将允许她将博士生王欣带入该项目。莫迪克说，学生的存在在很多方面都是一个加分项，尤其是当学生需要一两个数据才能毕业时，托卡马克上的项目往往会更快地进行。
