独家:Tri Alpha公司声称反应堆取得重大突破
洛杉矶南部的一个工业园区的研究人员朝着掌握核能方发面又前进了一大步。核能是一种可提供丰富的、便宜且清洁的能源。Tri Alpha Energy公司建造了一台机器,这台机器可以生成超级热的气体—大约有1000万摄氏度,并可以维持这种状态5毫秒。这时间长度就和人眼睛眨动时间差不多,但是对于工业技术来说却是非常大的进步,从而也证明了将气体维持在一个稳定的状态是可能的。
“他们最终成功地达到了一定时长,这时长仅仅由提供能量的系统决定。”粒子物理学家Burton Richter说。如果科学家可以将时间延长,将温度升的更高,他们将可以使得相互碰撞的气体中原子共同熔化,从而释放能量。“除非你学会了如何控制时间,否则它永远不会工作。这是一个很大的前提条件。他们似乎发现一种解决的办法。接下来的事就是如何能控制的更好了。我希望在接下来的两到三年内能看到他们的进步。”Jaeyoung Park说。
虽然其他的一些公司也试图通过类似的方法来实现使气体熔化,但是该领域的主要成果仍然是由政府主导的项目所掌握,这些项目包括超过200亿的国际热核实验反应堆(ITER),美国能源部的超过40亿的国家点火器设施等。但是,这些项目的成本和复杂性使得许多人怀疑他们可以制造可生产能量的电厂,且成本非常合适。Tri Alpha公司的方法使得采用更加简单,便宜的机器成为可能。更重要的是,Tri Alpha机器可以采用不同的燃料来进行操作。这种燃料更难反应,但是同时也可以避免许多传统电厂需要面对的问题。“它们就在应该存在的地方,因为人们相信它们会在合适的反应器中工作。”David Hammer说。
但是使用氢—硼燃料需要非常高的温度,准确来说,温度超过30亿摄氏度,因此充满挑战。而在这个温度下气体的行为也很难预测。
和许多其他熔解技术一样,Tri Alpha的装置旨在将这些高温气体限制起来,以便这些气体会剥离电子,从而产生电子和离子的混合体。如果离子相互碰撞的力足够大,那么它们会发生熔化,将部分质量转化为能量,但是该过程至少需要一亿摄氏度的高温,可熔化几乎所有的容器。因此反应器设计人员首先要面临的问题是,如何能够将这些等离子体限制起来而又不发生接触。像NIF这样的设施内等离子体会迅速发生破灭,可依靠其内在的惯性维持它足够长的时间。相反,ITER则在内部采用足够强的磁场来维持等离子体的稳定。
Tri Alpha的设备也生产环形等离子体,但是产生的磁场可以将这些等离子体保持在一起。这种称为场逆转配置的方法在1960年左右就已经诞生了,但是在那个时候,研究人员仅仅能维持这些等离子体0.3 毫秒左右。1997年,加拿大籍物理学家Norman Rostoker及其同事开发了一种新的方法。接下来,他们成立了Tri Alpha公司。在去年该公司招聘了150位工作人员,主要集中于C-2。C-2是一个23米长的管,具有磁铁环纹,且连接有控制设备、诊断仪器、以及粒子束发电机等。该机器可形成两个等离子烟圈,每端附近各一个,可激发它们以近百万公里的时速向中间运动。而在中心处,它们会进入到更大的FRC中,从而将动能转换成热能。为了能够让该机器能顺利工作,Tri Alpha团队需要精确控制FRC边缘的磁场条件。
在去年的试验中,C-2的表现可谓惊艳,成功将时间延长到了5毫秒,是之前的研究的10倍多。“通过八年时间的艰苦努力,他们实现了从无到有的过程,现在顺利将时间延长到了5毫秒,这就是一个巨大的进步。”Hammer说。然而,在该过程中FRC也会发生退化。研究人员需要通过不断补充离子束的热量来保证获得稳定的FRC。因此在去年他们拆除了C-2,并将其进行了升级。在三月份,升级版C-2U重新开始运作。在六月份Tri Alpha首席技术执行官MichlBinderbauer宣布升级版的机器其持续时间达到了5毫秒,且没有明显衰退。
一开始氢硼燃料并没有引起人们的重视,也不认为具有很好的前途。“你需要超过30倍的能量,但是你只能获得其中的一半。”Binderbauer说。但是硼元素非常丰富,且反应不会产生中子,只是产生3个阿尔法粒子。氢硼燃料使得能量转换更加简单容易了。
新材料在线编译整理——翻译:杨超 校正:摩天轮
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