这家公司要在 2027 年推出商用核聚变反应堆

雷锋网 2017/1/21 20:10:18 责编:汐元

一家名为Tri Alpha Energy(以下简称TAE)的美国公司刚刚获得了5亿美元的融资,将用来开发可以商用的核聚变技术,以彻底取代化石能源。

由于核聚变燃料可来源于海水,所以核聚变的燃料几乎是取之不尽。但是相比核裂变技术,要真正实现核聚变则要难得多。

彻底取代化石燃料?这家公司要在2027年推出商用核聚变反应堆

核聚变,是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核(或粒子)的一种核反应形式。如果要进行核聚变反应,首先就必须提高物质的温度,使原子核和电子分开,处于这种状态的物质称为“等离子体”。但由于原子核带正电,彼此间会互相排斥,所以很难使其彼此互相接近。若要克服其相斥的力量,就必须适当地控制等离子体的温度、密度和维持时间,此三项条件缺一不可。

此前,TAE的设备能够让热等离子体在1000万摄氏度的温度下,稳定地保持5毫秒,如今这个数字已经达到了11.5。而1000万摄氏度的温度已经足以维持核聚变反应,这代表了热核聚变技术一个可能的突破点。

TAE称,将使用这笔资金来改进设备,让热等离子体在更高的温度环境下保持更长的稳态时间。他们预测,将在2027年推出世界上第一台商用核聚变反应堆。

彻底取代化石燃料?这家公司要在2027年推出商用核聚变反应堆

TAE研究的是一种特定类型的聚变能:将氢原子加热到30亿摄氏度后(比太阳表面的温度还要高),会产生由自由电子和带电离子组成的等离子体。当等离子体中的离子相互碰撞融合时,就会结合成新的原子,并释放大量的能量。

虽然这是一个相对简单的概念,但是最大的难题是需要将气体加热到如此高的温度。目前,还没有任何一种材料能够承受如此高的温度。

多年来,为了解决这个难题,科学家们想出了两个办法:一种是惯性约束核聚变,缩短引爆的时间;另一种是磁约束核聚变,控制引爆的范围。TAE使用后一种选择技术。

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TAE宣称自己已经在反应堆的设计上有了突破:让等离子体在长管型的设备中碰撞来产生热量。

根据《科学》杂志的报道,这个团队将磁铁围绕在一个雪茄型的装置上,用来发射不同角度的等离子束。

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在高能粒子束的作用下,使得氢原子核硼原子能够保持在等离子状态。“这是一个很大的难题,但是他们似乎找到了控制的方法。”TAE的竞争对手Energy/Matter Conversion Corporation告诉《科学》杂志。

不过,TAE并未公开更多详细的信息。但是《科学》杂志已经确认,TAE正在计划打造一个核聚变管道,将能够达到更高的温度,并维持更长的时间。

据报道,通过这种方法,科学家们曾将气体加热到1000万摄氏度,并保持11.5毫秒,之所以没有达到更高的温度,是因为燃料用尽了。

但是,这距离让氢和硼发生热核聚变所需的30亿摄氏度的高温仍然还有很大的差距。据雷锋网了解,这个团队准备利用获得的5亿美元来改进现有的设备——C-2U,计划将其所能达到的温度提高10倍。

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目前人类已经可以实现不受控制的核聚变,如氢弹的爆炸,但是可控核聚变仍然处在实验阶段,要实现真正的商用还有很长的路要走。对于TAE能否依靠5亿美元在2027年推出能够商用的核聚变反应堆,这里要打上一个大大的问号。

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关键词:核聚变反应堆

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