【新能源科技】新型電磁鐵助發電 減故障省成本
▲ 只利用金屬製造磁鐵可消除使用絕緣體的需要，令製作過程擺脫了許多昂貴的步驟，甚至減少綫圈發生故障及意外的機會。（PPPL）
近年各國積極發展新能源，以取代傳統化石燃料。當中核聚變（Fusion Energy）發電不會產生溫室氣體，地理限制上比風能和太陽能設備的少，所以在低碳能源方面，具有可持續發展的潛力。惟核聚變會產生高能輻射，容易破壞核發電設施，因此現時仍處實驗階段。
有科學家研發一款新型電磁鐵，具有高度輻射抵禦耐受性，有望跨越核能發展的一大障礙。
核聚變的原理是將兩粒氫原子（Hydrogen）結合，產生更重的氦原子（Helium），再通過使用高溫帶電的等離子體（Plasma），讓快速移動的粒子進行融合並釋放能量。而太陽產生巨大輻射能量的過程，就是核聚變的常見例子。
由於氦氣不會造成溫室效應，加上與核電廠採用的核裂變（Nuclear Fission）發電方式相比，核聚變並不會產生核廢料等危險的副產品，所以全球科學家正試圖在地球上複製核聚變，以產生更環保、高效和安全的綠色能源。
核聚變發電 產生高能輻射
現時可進行核聚變發電實驗的設施，名為「托卡馬克裝置」（Tokamak Machine），它依靠一個稱為「螺綫管」（Solenoid）的中央電磁鐵來產生電流和磁場，並創造等離子體，使核聚變發生。
電磁鐵是由一個絕緣導綫綫圈組成，該綫圈能承載電流，在電流流動時產生磁場。除可用於托卡馬克裝置外，在廢車中用來吊起汽車的起重機，又或掃描人體內部的磁力共振成像設備等，都同樣需要電磁鐵。
然而，當應用於托卡馬克裝置時，由於核聚變過程會產生高能量的中子（Neutron），隨着時間推移，就會破壞電磁鐵周圍的絕緣層，導致電磁鐵失效，從而限制了托卡馬克裝置產生核聚變能量的能力。
如何解決電磁鐵崩壞的問題，成為核聚變發電技術的關鍵。美國能源部（DOE）普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL）的科學家團隊，設計了一種新型電磁鐵，可使金屬在磁鐵中起到絕緣作用，防止中子對其造成損害。
PPPL首席工程師翟玉湖指出，未來的商業用核聚變電站需要連續運行數天，但現時的電磁鐵壽命很短，根本無法適用。他表示：「我們利用創新的方法簡化製造電磁鐵的過程，同時使磁體對核聚變反應產生的輻射有更大的耐受性。」
極低溫下 電流無阻力通過
新型電磁鐵的導綫是由鈮（Niobium）和錫（Stannum）構成，當以特殊方式加熱時，這些元素會形成一種超導體，允許電流在極低的溫度下無阻力地流過，因此可消除為減少電流洩漏而使用絕緣體的需要。
翟玉湖表示，只利用金屬製造磁鐵可消除使用絕緣體的需要，令製作過程擺脫了許多昂貴的步驟，甚至減少綫圈發生故障及意外的機會，從而節省不少維護成本。
再者，新技術允許電磁鐵在很小的空間內攜帶大量電流，因此也可減少電磁鐵在機器中佔據的體積。他強調：「相比起現時主流採用的電磁鐵，新型電磁鐵能在更高的電流密度和更強的磁場下運行，因此同樣有助降低發電成本，相信該技術將為電磁鐵領域帶來革命性的改變。」
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記者：陳卓賢
