美国麻省理工研发核融合不遗余力，除了与私人企业 Commonwealth Fusion Systems（CFS）研发核融合技术之外，现在又提出全新核融合反应炉设计，新结构可打开内部腔室替换重要零件，将有助于提升反应炉散热系统，进而延长设备的使用寿命。
为了要在地表打造一座能量可与太阳比拟的设备，人们如火如荼研究核融合技术，利用氘与氚原子在高温高压下的融合反应来产生能量，其中氘是氢的同位素，可以从海水中提取，氚也可以从中子撞击锂来获得，核融合的燃料可说是相当容易取得，然而科学家投入核融合数十年之久，至今消耗能量仍没有跟输出能量持平，距离商业化、用于发电厂还相当遥远。
开发核融合并不是一件简单的事情，该技术能量主要以是中子形式释出，中子撞击电浆反应炉外面的锂制覆盖层（blanket）除了会产生氚，也会释出大量热量，虽然这些热量可以用于热交换器来制造蒸气，进一步驱动涡轮机，但是电浆本身也会产生 20% 的热，因此科学家得分离出这些热量，防止电浆过热熔毁反应炉。
通常核融合电浆温度会高达数百万度，基本上没有什么材料能够承受如此高温，因此科学家都是透过强大的辅助线圈──也就是偏滤器──来防止电浆与腔室接触并排除多余的热量，只不过对于麻省理工先前研发的小型核融合反应炉（compact plant）Sparc 来说，偏滤器无法承受新设备产生高温。论文第一作者 Adam Kuang 指出，如果再不改善散热系统，核融合反应炉总有一天会损毁。
在传统核融合设计中，辅助线圈都会环绕在主线圈外围，线圈必须要足够长跟稳定才能让磁场穿透整个腔室，只不过这种设计也造成科学家无法精确控制电浆的形状。
▲ ARC 设计模型，1. 电浆；2. 新型偏滤器；3. 铜制补垫线圈；4. 高温超导体（HTS）极向场线圈，可帮偏滤器内的电浆塑形；5. 用于吸收中子热量的 FLiBe 液态材料；6. HTS 环形磁场线圈，电浆整体塑形；7. HTS中央电磁阀；8. 真空腔室；9. FLiBe 槽；10. 环形磁线圈接头，可以打开并进入反应炉内部。
因此麻省理工提出全新核融合结构，并称之为 ARC（更进步、强大与小型；for advanced, robust, and compact），其特色是反应炉内部可拆解检修，让辅助线圈可以放在主线圈之内，Kuang 指出，只要缩小辅助线圈与电浆的距离，就可以大幅缩小电浆尺寸。
在团队的构思中，偏滤器的概念跟汽车排气系统差不多，Kuang 表示，新型结构的“排气管”与现有反应炉都还要长跟宽，能有效排出更多的热量。且高温超导体除了让 ARC 磁场设计更加致密，团队也可以提出许多最佳化方案，不过目前还需要更多的分析与评估替代设计。
由于核融合取材容易与无放射性污染，安全性与能量生产量皆比核分裂技术佳，核融合发电一直以来都被认为是未来的电力希望，而随着科学家的研究发展，或许总有一天核融合可从“未来的”技术变成现在进行式。
- A new path to solving a longstanding fusion challenge
（本文由 EnergyTrend 授权转载；首图来源：麻省理工）
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