一个强大的新型钢制托卡马克反应堆旨在最终实现聚变发电的圣杯。

  在法国普罗旺斯地区的深处，因其有利的地质、水文和地震条件以及水电供应而被选中，坐落着一个占地 180 公顷的庞大设施，其中设有国际热核实验反应堆(ITER)。

  传统的发电厂将化石燃料燃烧或核裂变产生的热量转化为蒸汽，然后用于旋转涡轮机，将机械能转化为电能。这两种方法虽然是可靠的能源来源，但会通过排放物或放射性废物对环境产生影响。

  但是，如果有一种方法可以产生这种热量而不会产生有害的副产品呢？这是聚变能的梦想，一个通过原子聚变产生大量能量的正在进行的实验。

  与为我们的太阳提供能量的过程相同，当两个氢原子碰撞在一起并融合成一个氦原子时，就会发生聚变。这会产生大量能量而不会产生放射性裂变产物。

创建此过程提出了一项严峻的工程挑战，因为必须在产生大量能量的空间中精确控制反应。

  钢铁笼子里的星星的力量

  在 ITER 设施，世界上最大的托卡马克反应堆正在建设中。这台基于 60 年代开发的苏联模型的实验机器的核心是一个环形真空室。

  该真空室重达 5,200 吨，容积为 1,400 立方米，是迄今为止同类产品中最大的，这使得操作它的物理学家更容易控制产生可行聚变能所需的反应。

  ITER 的实验将在这个钢制真空容器内进行，该容器包含聚变反应并且是密封的，作为主要的安全遏制屏障。在这里，氢燃料受到巨大的热量和压力，将其转化为称为等离子体的高温带电气体。

  这种真空环境提供辐射屏蔽并支持等离子体稳定性，而在其双层钢壁之间循环的冷却水系统可以安全地去除反应堆运行时产生的热量。这一点非常重要，因为融合需要 150 到 3 亿摄氏度的温度。

  磁场的力量

  内部的甜甜圈形状允许内部的等离子体粒子在不接触墙壁的情况下连续循环。这种超热等离子体由 10,000 吨超导磁体产生的磁场控制在托卡马克反应堆中。

当温度保持在 -269°C 时，ITER 能够产生比传统磁体更强的磁场，它使用“高性能、内部冷却的超导体”，其中超导股线捆绑在一起并包含在结构钢护套中。

这种产生磁场的方法也比其他方法更便宜、能耗更低，使其成为支持聚变能所需的大型磁体系统的唯一可行选择。

  真空容器及其超导磁体系统都包含在 ITER 低温恒温器中，它提供了一个超低温真空空间。它的容积为 16,000 m³，是有史以来最大的不锈钢高真空压力室。

  反应器中包含的极端温差使不锈钢成为理想的选择。能够在高温和低温下保持性能，钢的高延展性和韧性使其成为ITER不可替代的一部分。

  托卡马克预计将在 2025 年启动并运行，聚变物理学家希望这将改变能源生产的游戏规则。虽然近乎无限的清洁能源前景仍然遥不可及，但很明显，如果我们要实现商业融合，钢铁的持久力量将使我们能够利用它。