一項令人驚訝的發現使商業核融合變得更容易、更容易實現



由於TAE Technologies的一項發現,商業聚變發電廠可以更便宜、更容易建造,該發現允許反應器產生自己的安全殼場,而不需要巨大的磁線圈和其他系統。這項發現大大簡化了產生濃縮等離子體的可能性,並發表在《自然通訊》上。

自 1945 年以來,人們一直在談論 25 年的未來,但地平線上的一些亮點表明,聚變能源最早可以在下一個十年實現。

部分問題在於,作為聚變發電廠的旗艦項目,託卡馬克反應爐已經變得有點像房屋擴建,一發不可收拾,花費的時間和金錢比最初預期的要多得多,讓人們希望自己從來沒有開始過它。

通常會發生什麼

託卡馬克裝置最初由 Igor Tamm 和 Andrei Sakharov 在 20 世紀 50 年代提出,它使用環形磁場來容納氫等離子體,並將其保持在觸發聚變所需的類似太陽的壓力和溫度。問題是,經過幾十年的發展,託卡馬克的設計已經變得巨大,需要巨大而複雜的超導磁線圈來產生安全殼場,以及同樣複雜而巨大的電磁加熱系統。

結果是最大的託卡馬克重達2.3萬噸,距離投入使用還有很長的路要走。

透過使用不同類型的聚變反應和新的反應器設計,TAE 聲稱找到了一種比託卡馬克更簡單、更有效的方法來建造商業反應器。 Norm 反應器是基於反向場配置 (FRC) 原理,放棄環形場而採用線性場而創建的。

諾姆反應爐

TAE 技術解決方案

本質上,FRC 透過使等離子體產生自己的遏制磁場來消除大量的磁線圈。在加速高能量氫離子並賦予它們電中性電荷後,它們作為束注入等離子體中。當與等離子體碰撞時,束中的粒子被重新電離,同時碰撞的能量加熱等離子體。

最聰明的是,這會在等離子體中產生環形電流。隨著這些強度的增強,最初用於容納等離子體的磁場發生逆轉,等離子體開始產生自己的容納場。此欄位可以即時配置,以確保穩定性並根據需要調整壓力。

據 TAE 稱,在相同的磁場強度和等離子體體積下,FRC 反應器可產生比託卡馬克裝置高 100 倍的聚變功率。這使得設計一種極其簡單的線性反應器成為可能,而且建造和操作成本更低。該公司表示,透過使用新的中性束注入系統,它已經成功改進了先前的實驗反應器,減少了機器的尺寸和複雜性,並將成本降低了 50%。

Norm 與其前身 Norman 的尺寸相比

非中子聚變

此外,FRC 允許反應器以非中子質子-硼聚變方式運作。也就是說,融合氫核和硼 11 原子而不是氫同位素氘和氚的兩個原子的聚變反應。它之所以被稱為非中子,是因為反應 p+11B→3α+8.7MeV 不產生中子,而是產生三個 α 粒子(氦 4 核)和大量能量。

這種解決方案很有吸引力,因為較少的中子對反應器造成的損害更小,以帶電粒子形式釋放的能量更容易利用,需要更少的屏蔽,而且硼 11 相對豐富且不具有放射性。

硼-質子相互作用

新反應器被稱為 Norm,因為它比其前身 Norman 短得多。這是因為新的 FRC 系統允許工程師消除腔室兩端的長石英管,這些石英管用於在等離子體注入過程中透過超音速碰撞產生等離子體。

Norm 的數據將用於建造下一個反應器“哥白尼”,從而產生“達文西”反應堆,這是商業 TAE 原型,預計將在未來十年投入使用。

TAE 執行長 Michl Binderbauer 表示:「透過 Norm,我們克服了 FRC 中剩餘的複雜性,並且由於其成功,TAE 大大降低了哥白尼風險。」實現 NBI 代表了聚變領域 TAE 研究和開發的轉折點,為創建簡化的設備指明了道路,這些設備可以從商業角度直接響應關鍵可靠性:成本、效率和關鍵可靠性。 」

這一里程碑顯著加速了 TAE 走向商業氫硼聚變的道路,這將為子孫後代提供安全、清潔和幾乎無限的能源。 」


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這是在 Sat, 10 May 2025 19:47:13 +0000 在 https://scenarieconomici.it/un-scoperta-sorprendente-rende-piu-semplice-e-realizzabile-la-fusione-nucleare-commerciale/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。