取代化石燃料?這家公司要在2027年推出商用核聚變反應堆
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雷鋒網消息,一家名為Tri Alpha Energy(以下簡稱TAE)的美國公司剛剛獲得了5億美元的融資,將用來開發可以商用的核聚變技術,以徹底取代化石能源。
由於核聚變燃料可來源於海水,所以核聚變的燃料幾乎是取之不盡。但是相比核裂變技術,要真正實現核聚變則要難得多。
核聚變,是將兩個較輕的核結合而形成一個較重的核和一個很輕的核(或粒子)的一種核反應形式。如果要進行核聚變反應,首先就必須提高物質的溫度,使原子核和電子分開,處於這種狀態的物質稱為「等離子體」。但由於原子核帶正電,彼此間會互相排斥,所以很難使其彼此互相接近。若要克服其相斥的力量,就必須適當地控制等離子體的溫度、密度和維持時間,此三項條件缺一不可。
此前,TAE的設備能夠讓熱等離子體在1000萬攝氏度的溫度下,穩定地保持5毫秒,如今這個數字已經達到了11.5。而1000萬攝氏度的溫度已經足以維持核聚變反應,這代表了熱核聚變技術一個可能的突破點。
TAE稱,將使用這筆資金來改進設備,讓熱等離子體在更高的溫度環境下保持更長的穩態時間。他們預測,將在2027年推出世界上第一台商用核聚變反應堆。
TAE研究的是一種特定類型的聚變能:將氫原子加熱到30億攝氏度後(比太陽表面的溫度還要高),會產生由自由電子和帶電離子組成的等離子體。當等離子體中的離子相互碰撞融合時,就會結合成新的原子,並釋放大量的能量。
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雖然這是一個相對簡單的概念,但是最大的難題是需要將氣體加熱到如此高的溫度。目前,還沒有任何一種材料能夠承受如此高的溫度。
多年來,為了解決這個難題,科學家們想出了兩個辦法:一種是慣性約束核聚變,縮短引爆的時間;另一種是磁約束核聚變,控制引爆的範圍。TAE使用後一種選擇技術。
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TAE宣稱自己已經在反應堆的設計上有了突破:讓等離子體在長管型的設備中碰撞來產生熱量。
根據《科學》雜誌的報道,根據Science的報道,這個團隊將磁鐵圍繞在一個雪茄型的裝置上,用來發射不同角度的等離子束。
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在高能粒子束的作用下,使得氫原子核硼原子保持在等離子狀態。「這是一個很大的難題,但是他們似乎找到了控制的方法。」TAE的競爭對手Energy/Matter Conversion Corporation告訴《科學》雜誌。
不過,TAE並未公開更多詳細的信息。但是《科學》雜誌已經確認,TAE正在計劃打造一個核聚變管道,將能夠達到更高的溫度,並維持更長的時間。
據報道,通過這種方法,科學家們能夠將氣體加熱到1000萬攝氏度,並保持11.5毫秒,之所以沒有達到更高的溫度,是因為燃料用盡了。
但是,這距離讓氫和硼發生熱核聚變所需的30億攝氏度的高溫仍然還有很大的差距。據雷鋒網了解,這個團隊準備利用獲得的5億美元來改進現有的設備——C-2U,計劃將其所能達到的溫度提高10倍。
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目前人類已經可以實現不受控制的核聚變,如氫彈的爆炸,但是可控核聚變仍然處在實驗階段,要實現真正的商用還有很長的路要走。對於TAE能否依靠5億美元在2027年推出能夠商用的核聚變反應堆,這裡要打上一個大大的問號。
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