在對可持續能源的不懈追求中，一種可能改變游戲規則的新材料應運而生：稀土鋇銅氧化物 (REBCO)。科學家正在利用這一超導奇跡，讓核聚變的夢想更接近現實，有望實現近乎無限的零碳電力。

REBCO是什么

高溫超導體(HTS)家族的一員，與其他超導體相比，它以能夠承受強磁場和在相對較高的溫度下工作而聞名。這些材料由釔、鑭、釤、釹、釓或銪等稀土元素組成，這些元素以其獨特的磁性、發光和電化學特性而聞名。這種稀有材料通過復雜的工藝與鋇和銅結合，形成穩定的晶體結構，支持高溫超導性和強磁場，并經過加工制成可用于超導磁體等應用的產品。

REBCO特別在哪里

如上所述，REBCO是一種在-200°C左右（液氮溫度）時變為超導的HTS。與其他超導體相比，這一溫度明顯更高，因此更適合實際應用。當冷卻到這些溫度時，REBCO 表現出接近零的電阻和獨特的磁性，這在磁約束聚變反應堆和先進粒子加速器等應用中很有價值。

REBCO的主要用途

磁約束聚變反應堆：REBCO超導體對于在ARC反應堆等聚變反應堆中產生等離子體約束所需的強磁場至關重要。

超導磁體：它們用于粒子加速器和MRI機器的超導磁體，這些地方高磁場至關重要。

電力傳輸：REBCO超導體能夠實現高效的電力傳輸，同時最大限度地減少能量損失，是現代電網的理想選擇。

磁懸浮列車：這些超導體用于磁懸浮列車，提供無摩擦、高效的運輸。

高場磁體應用：REBCO用于高場磁體應用，包括需要強而穩定的磁場的科學研究和工業過程。

終極綠色能源

核聚變是一種恒星過程，通常被譽為可持續能源的終極解決方案。到2040年，需要減少70%的化石燃料才能實現氣候目標，而全球能源需求預計將增長20%，因此核聚變有可能利用氫等豐富的元素產生大量電力，同時對環境的影響最小。然而，在地球上復制核聚變的極端條件是一項艱巨的挑戰。

托卡馬克能源公司作為高溫超導轉化技術領域的全球領導者和先驅，正在使用高溫超導磁鐵進行聚變，建造托卡馬克。

托卡馬克在20世紀60年代被認為是一種可以通過使用磁場來限制和控制等離子體來實現聚變條件的裝置，隨后在20世紀80年代人們發現球形設計可以在效率、等離子體穩定性和成本效益方面提供關鍵優勢。

磁場如何產生

最新托卡馬克設計中的強磁場是使用HTS磁體產生的，這種磁體比傳統超導體更能有效地產生磁場。將球形托卡馬克的效率與HTS磁體的增強磁約束相結合，為聚變能提供了一條經濟有效的途徑。

此外，通過產生更強的磁場，設備可以變得更緊湊，因此托卡馬克能源公司使用HTS帶制造聚變磁體線圈，這種帶具有非常薄的REBCO超導材料涂層。

REBCO的開發及其在核聚變研究中的應用代表著可持續能源的重大飛躍。如果成功，它將引領我們走向一個清潔、無限能源不再只是夢想而是現實的未來。