首次测量磁约束聚变等离子体中的氢硼聚变

导读 随着世界各地的核聚变开发商竞相将核聚变能源商业化,TAETechnologies率先寻求最清洁、最经济的途径,用氢硼(也称为pB11或p11B)提供电力,

随着世界各地的核聚变开发商竞相将核聚变能源商业化,TAETechnologies率先寻求最清洁、最经济的途径,用氢硼(也称为pB11或p11B)提供电力,这是一种丰富的环保燃料.今天,该公司宣布与日本国家核聚变科学研究所(NIFS)合作,取得一项值得注意的研究进展:首次在磁约束聚变等离子体中进行氢硼聚变实验。

在NatureCommunications发表的一篇论文中,科学家们在NIFS的大型螺旋装置(LHD)中解释了氢硼核聚变反应的结果。本文介绍了在LHD等离子体中产生氢-硼聚变所需条件的实验工作,以及TAE开发的探测器来测量氢-硼反应产物:氦核,称为α粒子。

这一发现反映了多年来国际科学聚变研究的合作,代表了TAE以氢硼为最清洁、最具成本竞争力和最可持续的聚变燃料循环开发商业聚变能的使命的里程碑。

“这个实验为我们提供了丰富的数据,并表明氢硼在公用事业规模的聚变能源中占有一席之地。我们知道我们可以解决手头的物理挑战,并提供一种变革性的新形式无碳能源依赖于这种非放射性、丰富燃料的世界,”TAETechnologies首席执行官MichlBinderbauer说。

TAE是世界领先、最大的民营商业聚变能源公司,这一成果代表了氢硼聚变发展的重要一步。用外行人的话说,该公司离实现最终将产生清洁电力的核聚变发电厂又近了一步,副产品只有氦气,也称为三阿尔法粒子。这三个α粒子是氢硼聚变能的标志,并启发了TAE的创始人将公司命名为TriAlphaEnergy,即现在的TAETechnologies。

融合科学的先驱

现在全世界有30多个团体正在寻求聚变能的开发,而且方法千差万别——从反应堆配置的样式到未来反应堆将依赖的燃料类型。自1998年TAE成立以来,公司先后建成了5个国家实验室级装置,成功产生和约束聚变等离子体超过14万次。

TAE目前正在建造和设计另外两台机器,哥白尼和达芬奇,它们将能够分别展示净能量和向电网输送电力。

发明产生净能的聚变反应堆是一回事,将其作为可靠的、电网就绪的电力来源提供是另一回事。通过选择将氢-硼作为燃料循环,TAE预见到了聚变能商业化、日常使用的真正需求。世界上大多数聚变工作都集中在结合氢同位素氘氚(DT)用作燃料,聚变概念中常用的甜甜圈形托卡马克机器仅限于DT燃料。

与这些努力不同,TAE的紧凑型线性设计使用先进的加速器束驱动场反转配置(FRC),该配置具有多种用途,可以适应所有可用的聚变燃料循环,包括pB11、DT和氘-氦-3(D-He3或D3He)。这一优势将使TAE能够以独特的方式授权其技术,以实现其在2030年代将第一座氢-硼聚变发电厂连接到电网的最终目标。

借助FRC,TAE正在推进一种模块化且易于维护的设计,该设计将具有紧凑的占地面积,并有可能利用更高效的磁约束方法,与托卡马克相比,该方法将获得高达100倍的功率输出.

正如TAE在NIFS的同事指出的那样,氢硼被认为是一种先进的聚变燃料,因为它“使更清洁的聚变反应堆的概念成为可能。这一成就是朝着使用先进聚变燃料实现聚变反应堆迈出的重要的第一步。”

正如发表在NatureCommunications上的论文所说,“虽然p11B生产聚变核心的挑战比DT大,但反应堆的工程设计将简单得多。......简单地说,p11B聚变交易的路径当今物理挑战的下游工程挑战。物理挑战是可以克服的。”

氢硼方法是TAE商业聚变能核心愿景的一部分,源于该公司技术联合创始人NormanRostoker博士“牢记终点”的理念。这种对真正清洁、丰富、具有成本竞争力的能源的愿景使TAE在不断发展的聚变公司领域中脱颖而出。虽然这个反应没有产生净能量,但它证明了非中子聚变的可行性和对氢硼的依赖。

TAE预计将在十年中期左右在其下一个研究反应堆哥白尼上展示净能。