新裝置有望將核聚變功率提升百倍

原標(biāo)題：新裝置有望將核聚變功率提升百倍

科技日?qǐng)?bào)北京4月28日電 （記者劉霞）美國(guó)私營(yíng)聚變能源公司TAE Technologies與加州大學(xué)科學(xué)家攜手開(kāi)發(fā)出一種新型核聚變裝置“Norm”。該裝置不僅有望將聚變功率提升至傳統(tǒng)裝置的100倍，還能將運(yùn)行成本削減一半，為人類實(shí)現(xiàn)核聚變清潔能源夢(mèng)想帶來(lái)新希望。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《自然·通訊》雜志。

數(shù)十年來(lái)，科學(xué)家一直在試圖找到讓聚變反應(yīng)堆發(fā)電的方法。盡管最近取得了不少進(jìn)展，但聚變反應(yīng)堆實(shí)現(xiàn)商業(yè)發(fā)電可能仍需數(shù)年時(shí)間，主要原因是效率低下以及成本高昂。研究團(tuán)隊(duì)表示，Norm裝置通過(guò)創(chuàng)新性地改良場(chǎng)反位形（FRC）技術(shù)，在解決這兩個(gè)問(wèn)題方面取得了進(jìn)展。

產(chǎn)生聚變反應(yīng)首先需要產(chǎn)生等離子體，這些等離子體非常熱，目前可控核聚變大部分利用強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)約束高溫等離子體。傳統(tǒng)技術(shù)在等離子體產(chǎn)生區(qū)域周圍生成磁場(chǎng)，但需要耗費(fèi)大量電力。而FRC技術(shù)作為一種磁約束技術(shù)，具有等離子體自組織形成內(nèi)部磁場(chǎng)等優(yōu)勢(shì)。

最新發(fā)布的Norm裝置通過(guò)中性束注入技術(shù)，在裝置中心直接生成、加熱并穩(wěn)定等離子體。這一方案具有三大優(yōu)勢(shì)：一是等離子體自主形成內(nèi)部磁場(chǎng)，大幅降低了對(duì)外部磁體需求并提升能效；二是線性結(jié)構(gòu)使裝置更易建造和維護(hù)；三是在相同磁場(chǎng)強(qiáng)度和等離子體體積下，聚變功率輸出更強(qiáng)。

TAE Technologies公司聲稱，新技術(shù)有望使聚變反應(yīng)堆產(chǎn)生的功率達(dá)到其他托卡馬克裝置的100倍，且能將運(yùn)行成本降低50%。而且，新裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建造便捷，為提升核聚變技術(shù)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。

值得關(guān)注的是，新方法也提高了使用氫硼作為反應(yīng)堆燃料的可能性。相比傳統(tǒng)核燃料，氫硼燃料來(lái)源廣泛：氫元素存在于水中，硼元素在地球上的儲(chǔ)量也很大。而且，反應(yīng)過(guò)程中不產(chǎn)生中子，減少了放射性廢料的產(chǎn)生。