由於格林沃爾德定律的修改，聚變反應堆可以產生更多的能量。

由於開創性的新研究發現此類反應堆的基本定律是錯誤的，托卡麥克內部未來的聚變反應可能會產生比以前想像的更多的能量。

這項由洛桑聯邦理工學院（EFPL）瑞士等離子體中心的物理學家領導的研究確定，最大氫燃料密度約為「格林沃爾德極限」的兩倍——這是根據 30 多年前的實驗得出的估計值。

聚變反應堆實際上可以在遠高於格林沃爾德極限的氫等離子體密度下工作的發現將影響正在法國南部建造的大型 ITER 托卡麥克裝置的運行，並極大地影響 ITER 繼任者的設計，示範發電廠 (DEMO) 聚變反應堆。

確切的值取決於功率，但粗略估計，ITER 的增幅約為兩倍。

該項目將理論工作與歐洲三個不同聚變反應堆（EPFL 的 Tokamak à Configuration Variable ( TCV ) 大約一年的實驗結果相結合）（在新標籤中打開）), 聯合歐洲圓環 ( JET（在新標籤中打開）) 在英國的 Culham 和軸對稱偏流器實驗 ( ASDEX（在新標籤中打開）) 在德國 Garching 的 Max Planck 等離子體物理研究所升級托卡麥克。

未來融合

環形托卡麥克是核聚變反應堆最有前途的設計之一，有朝一日可用於為電網發電。

科學家們已經工作了 50 多年，以使受控聚變成為現實。與核裂變不同，核裂變通過粉碎非常大的原子核產生能量，核聚變可以通過將非常小的原子核連接在一起產生更多的能量。

與裂變相比，聚變過程產生的放射性廢物要少得多，而且它用作燃料的富含中子的氫也比較容易獲得。

同樣的過程為太陽等恆星提供動力，這就是為什麼受控聚變被比作「罐子裡的星星」；但是由於恆星中心的高壓在地球上是不可行的，所以這裡的聚變反應需要比太陽更熱的溫度才能進行。

例如， TCV 托卡麥克內部的溫度可能超過 2.16 億華氏度（1.2 億攝氏度）——幾乎是太陽核聚變核心溫度（約 2700 萬華氏度（1500 萬攝氏度））的 10 倍。

據 Live Science 此前報導，一些聚變發電項目目前處於後期階段，一些研究人員認為，第一個為電網發電的托卡麥克裝置可能會在 2030 年投入使用。

全球 30 多個政府也在資助 ITER 托卡麥克裝置（「Iter」在拉丁語中意為「道路」），該裝置將於 2025 年生產出第一批實驗等離子體。

然而，ITER 的設計目的不是發電。但基於 ITER 的托卡麥克裝置（稱為 DEMO 反應堆）目前正在設計中，並可能在 2051 年投入使用。

等離子問題

新計算的核心是格林沃爾德極限，以麻省理工學院物理學家馬田格林沃爾德的名字命名，他在 1988 年確定了這個極限。

研究人員試圖找出為什麼當他們將燃料密度增加到超過某個點時，他們的聚變等離子體實際上變得無法控制（它們在托卡麥克室內所包含的磁場之外擴展），格林沃爾德根據托卡麥克的實驗得出了一個極限小半徑（甜甜圈內圓的大小）和通過等離子體的電流量。

里奇說，儘管科學家們長期以來一直懷疑格林沃爾德極限可以改進，但 30 多年來，它一直是聚變研究的基本規則。例如，它是 ITER 設計的指導原則。

然而，最新的研究擴展了格林沃爾德用來推導他的極限的實驗和理論，導致燃料密度極限更高，這將增加 ITER 的容量並影響其後的 DEMO 反應堆的設計。

關鍵是發現等離子體可以隨著聚變反應的功率輸出增加而維持更大的燃料密度。

目前尚不可能知道燃料密度如此大幅度的增加將如何影響托卡麥克的功率輸出，但這可能很重要。研究表明，更高的燃料密度將使聚變反應堆更易於操作。

它使安全、可持續的聚變條件更容易實現。它可以讓你達到你想要的狀態，從而使聚變反應堆能夠正常工作。