对清洁能源的圣杯的探索，正朝着正确的方向迈进了一步，这得益于冰箱磁铁背后的原理。本周早些时候，能源部的普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的研究人员公布了他们的新型仿星器——这是一种独特的聚变反应堆，它使用现成的和3D打印的材料来约束其超高温等离子体。
仿星器最早由PPPL创始人Lyman Spitzer在70多年前构思，传统仿星器的工作原理是利用精确排列成复杂形状的电磁铁通过电力产生磁场。与托卡马克反应堆不同，仿星器不需要专门通过等离子体产生电流来制造磁力——这个过程会干扰聚变反应。尽管如此，托卡马克反应堆仍然能有效地约束其等离子体，因此一直是研究人员的首选反应堆，尤其是在考虑到仿星器相对较高的成本和困难时。因此，Spitzer的设计在数十年来一直未被广泛使用。
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然而，MUSE新型仿星器背后的工程师表示，他们的解决方案可以克服这些障碍。该装置没有使用电磁铁，而是使用了永磁体——尽管比日常的装饰性收藏品中的磁铁功能更强大、调谐更精细。MUSE需要使用稀土金属制造的永磁体，其磁通密度可以超过1.2特斯拉。相比之下，标准的铁氧体或陶瓷永磁体通常在0.5至1特斯拉之间。
“我意识到，即使它们与其他磁铁并列，稀土永磁体也能产生并维持约束等离子体所需的磁场，从而实现聚变反应，这就是这种技术之所以有效的特性，”PPPL高级研究物理学家兼MUSE首席研究员Michael Zarnstorff在声明中表示。
PPPL研究生Tony Qian补充说，用永磁体建造仿星器是一种“全新的”方法。Qian还解释说，对仿星器的这种改动将使工程师能够比以往更容易地测试等离子体约束理念和建造新设备。
除了有前景的设计改动外，MUSE据称比任何以前的仿星器都能更好地实现所谓的“拟轴对称性”，更具体地说，是一种称为“拟轴对称性”的亚型。
用非常简化的术语来说，拟轴对称性是指仿星器内部磁场的形状与仿星器物理形状周围的磁场形状不同。尽管如此，整体磁场强度仍然保持均匀，从而有效地约束等离子体并增加聚变反应的机会。根据Zarnstorff的说法，MUSE实现的拟轴对称性“比任何现有仿星器都要好至少100倍”。
接下来，研究人员打算进一步研究MUSE的拟轴对称性，同时精确绘制其磁场图——所有这些因素都会影响实现稳定、净能量增益聚变反应的可能性。
科学家们是否会发现必要的突破来很快实现绿色聚变能源的现实，仍有待观察。但得益于一些创造性的问题解决方案，使用了那些名义上是*非常*重型的冰箱磁铁，长期被忽视的仿星器可能成为一个有价值的工具。
