新装置有望将核聚变功率提升百倍
来源:科技日报
美国私营聚变能源公司TAE Technologies与加州大学科学家携手开发出一种新型核聚变装置“Norm”。该装置不仅有望将聚变功率提升至传统装置的100倍,还能将运行成本削减一半,为人类实现核聚变清洁能源梦想带来新希望。相关论文发表于新一期《自然·通讯》杂志。
数十年来,科学家一直在试图找到让聚变反应堆发电的方法。尽管最近取得了不少进展,但聚变反应堆实现商业发电可能仍需数年时间,主要原因是效率低下以及成本高昂。研究团队表示,Norm装置通过创新性地改良场反位形(FRC)技术,在解决这两个问题方面取得了进展。
产生聚变反应首先需要产生等离子体,这些等离子体非常热,目前可控核聚变大部分利用强磁场来约束高温等离子体。传统技术在等离子体产生区域周围生成磁场,但需要耗费大量电力。而FRC技术作为一种磁约束技术,具有等离子体自组织形成内部磁场等优势。
最新发布的Norm装置通过中性束注入技术,在装置中心直接生成、加热并稳定等离子体。这一方案具有三大优势:一是等离子体自主形成内部磁场,大幅降低了对外部磁体需求并提升能效;二是线性结构使装置更易建造和维护;三是在相同磁场强度和等离子体体积下,聚变功率输出更强。
TAE Technologies公司声称,新技术有望使聚变反应堆产生的功率达到其他托卡马克装置的100倍,且能将运行成本降低50%。而且,新装置结构简单、建造便捷,为提升核聚变技术的经济竞争力并实现商业化奠定了基础。
值得关注的是,新方法也提高了使用氢硼作为反应堆燃料的可能性。相比传统核燃料,氢硼燃料来源广泛:氢元素存在于水中,硼元素在地球上的储量也很大。而且,反应过程中不产生中子,减少了放射性废料的产生。
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