|
2015-09-25 6 c$ a4 h- P+ \$ i0 R
美國麻省理工學(xué)院（MIT）技術(shù)評(píng)論月中發(fā)表理查德 馬�,。�Richard Martin）的文章[說，聚變發(fā)電研究的焦點(diǎn)已從政府重大科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)向創(chuàng)業(yè)公司的新穎設(shè)計(jì),。 核聚變?cè)谌甑恼Y助、昂貴研究之后,，沒有產(chǎn)生切實(shí)的突破,，而是從有希望高效、無限電力來源變得更像個(gè)“廣告妙語”了,。 然而,，去年開始發(fā)生改變。幾個(gè)追求新穎的聚變堆設(shè)計(jì),、得到私下資助的公司和大學(xué)為基礎(chǔ)的小型研究團(tuán)體,，發(fā)表了很有“前景”的成果，能把生產(chǎn)原型機(jī)的“時(shí)間表”從幾十年縮短到幾年,。商業(yè)聚變發(fā)電仍然有很長的路要走,，但這種反應(yīng)堆的輪廓現(xiàn)在可以“感知”了。 傳統(tǒng)的聚變研究集中于大型,、環(huán)形機(jī),，稱為“托克馬克”。它運(yùn)用強(qiáng)大的磁場(chǎng)壓縮高溫等離子體（即動(dòng)蕩的帶電粒子）聚合形成氦,，并在此過程中釋放出大量的能量,。挑戰(zhàn)是約束高熱的等離子體并保持它穩(wěn)定。現(xiàn)今的聚變堆如法國南部的國際熱核實(shí)驗(yàn)堆（ITER）工程,，使用巨大的電磁線圈,，消耗的能量比機(jī)器實(shí)際生產(chǎn)的還多。ITER吸引科學(xué)家,、從中國,、歐盟、印度,、俄羅斯,、日本、韓國和美國籌集資金,，預(yù)計(jì)成本幾十億美元,，想在這個(gè)世紀(jì)30年代的某個(gè)時(shí)候建成一個(gè)工作的反應(yīng)堆。或許有可能,。 兩個(gè)最新的進(jìn)展,，為生產(chǎn)能源的聚變堆提供了新的、更快的途徑,，使聚變界很受“激勵(lì)”,。基地在加州小丘牧場(chǎng)（Foothill Ranch）的三阿爾法能源公司（Tri Alpha Energy）八月初說,，它成功地保持高能等離子體穩(wěn)定達(dá)五毫秒,，比眨眼的時(shí)間還短，但按其首席技術(shù)官米希爾·本德鮑爾（Michl Binderbauer）的說法,，在聚變反應(yīng)的尺度上,，就是“半個(gè)世紀(jì)”了。 本德鮑爾說,，三阿爾法公司把高能粒子加速器的原理,，如大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)用于聚變堆問題。尤其是該團(tuán)隊(duì)建造了個(gè)長23米的裝置,，兩個(gè)等離子體“云”相互點(diǎn)火,，形成一個(gè)等離子體環(huán)。約束環(huán)在一起的磁場(chǎng)靠等離子體自身生成,，這種技術(shù)稱為“反場(chǎng)位形”（FRC）[,。等離子體靠加速器注入高能粒子維持。 . E% ]8 v! m+ P; \" P
7 Q( p+ b M4 c9 B' G( C& I) Y三阿爾法能源公司的聚變發(fā)電裝置形象設(shè)計(jì),。 這是個(gè)23米長磁鐵環(huán)繞的真空管,，布滿控制裝置、診斷儀器和粒子束發(fā)生器,。
- E- h @5 m2 h4 D0 O+ ~: J本德鮑爾說,，三阿爾法的設(shè)計(jì)面對(duì)的挑戰(zhàn)是“足夠熱和足夠長”，即在足夠高的溫度下保持等離子體穩(wěn)定,，以實(shí)現(xiàn)“獲得”能量的聚變,。最近的實(shí)驗(yàn)表明，這個(gè)公司——曾從投資人引來幾百萬美元的資助,，包括高盛（Goldman Sachs）和伏爾甘（Vulcan）,、微軟共同創(chuàng)辦人保羅 艾倫（Paul Allen）投資基金——已解決了“足夠長”的難題。使等離子體“足夠熱”是下一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn),。明年,，三阿爾法公司將開始建造新的、更強(qiáng)大“版本”的實(shí)驗(yàn)裝置,，試驗(yàn)更高溫下的過程。 在麻省理工學(xué)院（MIT）的等離子體科學(xué)與聚變中心，核科學(xué)工程教授,、這個(gè)中心的主任丹尼斯 懷特（Dennis Whyte）為首的團(tuán)組和研究生布蘭登 索鮑（Brandon Sorbom）,，七月發(fā)表了名為ARC（買得起、強(qiáng)健,、緊湊）機(jī)器的概念設(shè)計(jì),。這個(gè)新奇的ARC設(shè)計(jì)是電磁約束等離子體性質(zhì)的。使用最近開發(fā)的,、靈活的稀土鋇銅氧化物制成的超導(dǎo)條帶,，可以使ARC堆磁場(chǎng)的振幅高得多，因而使反應(yīng)堆設(shè)計(jì)尺寸比其他托克馬克機(jī)器小得多,。研究人員還設(shè)想用液態(tài)“再生體”環(huán)繞等離子體,，吸收中子避免損害，并用高效熱交換介質(zhì)發(fā)電,。 增強(qiáng)環(huán)繞磁場(chǎng)的振幅,，使等離子體內(nèi)產(chǎn)生的聚變功率上升四個(gè)數(shù)量級(jí)。這種提升引人注目,。據(jù)懷特說,，有可能在一年左右的時(shí)間制造一臺(tái)商業(yè)原型機(jī)。
% I7 x! A: w; T$ m% A+ p/ H/ r' P: }" |6 U( A( t" ~1 q. t* e
提議的ARC堆剖面圖,。 由于強(qiáng)大的新型磁力技術(shù),，更小、不昂貴的ARC堆能像更大的堆一樣提供同樣電力 ) p7 T H- n- X( \* I, ?+ R
“眾所周知,，如果把磁場(chǎng)提到很高水平,，就可制造非常緊湊的裝置，”他說,，“但電磁鐵必須是銅的——超導(dǎo)與磁場(chǎng)不相容,。”現(xiàn)在,，先進(jìn)超導(dǎo)條帶的出現(xiàn)可使緊湊的反應(yīng)堆連續(xù)產(chǎn)生聚變,。 發(fā)表在《聚變工程與設(shè)計(jì)》上的這篇ARC堆的論文[強(qiáng)調(diào)，目前它只是個(gè)概念設(shè)計(jì),。懷特希望吸引資助,，在接下來的幾年內(nèi)建造一個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)。與此同時(shí),，一大批私營公司,，不僅包括三阿爾法公司，而且還有基地在英國的托克馬克能源公司（Tokamak Energy）和基地在溫哥華的通用聚變公司（General Fusion）,，都在對(duì)相關(guān)但不同的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,，以便使聚變進(jìn)入原型機(jī)階段[。 “我們?cè)絹碓浇咏尚械臋C(jī)器”，通用聚變公司創(chuàng)始人,、首席科學(xué)家米希爾·拉伯奇（Michel Laberge）說,。“多年來,，聚變研究是政府大型實(shí)驗(yàn)室的‘領(lǐng)地’,，做了偉大的工作并確定了聚變可行的基礎(chǔ)。但沒有很大的緊迫感,�,！� 現(xiàn)在，“緊迫感”增加,，而且這些公司正在試驗(yàn)新理念和新辦法,，吸引投資這么做。通用聚變公司最近就擁有馬來西亞主權(quán)財(cái)富基金為首投資人團(tuán)體的2.7千萬美元新基金,。 贏得1976年諾貝爾物理獎(jiǎng),、三阿爾法公司顧問伯頓·里克特（Burton Richter）說，“現(xiàn)在發(fā)生的事情值得‘反思’”,。上個(gè)世紀(jì)90年代削減預(yù)算,，強(qiáng)迫停止各種替代選擇方法，但ITER和美國能源部國家點(diǎn)火裝置除外,。三阿爾法等公司嘗試不用納稅人的錢,、而用私營部門的資金鋪設(shè)一條通向受控聚變的路——而這最終成了實(shí)際上取得某些成就的唯一道路。 普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室等離子體物理學(xué)家喬納森 梅納德（Jonathan Menard）指導(dǎo)的國家球形花托試驗(yàn),，正在追求用類似沙灘球形托克馬克替代環(huán)形面圈,。梅納森最近完成了自己的9.4千萬美元升級(jí)的試驗(yàn)機(jī)計(jì)劃，緊緊跟蹤三阿爾法和ARC成就的進(jìn)展,，而且相信這些創(chuàng)新應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步跟蹤,。 然而，有個(gè)謹(jǐn)慎的資深聚變科學(xué)家曾提出警告：不要“直到建成聚變堆,，還不確信,。” 注釋： 1. Richard Martin，Finally, Fusion Takes Small Steps Toward Reality,，MIT Technology Review,，September 14, 2015 2. FRC—field-reversed configuration 3. B.N. Sorbom, J. Ball, T.R. Palmer, F.J. Mangiarotti, J.M. Sierchio, P. Bonoli, C. Kasten, D.A. Sutherland, H.S. Barnard, C.B. Haakonsen, J. Goh, C. Sung, D.G. Whyte，ARC: A compact, high-field, fusion nuclear science facility and demonstration power plant with demountable magnets,，Fusion Engineering and Design,，14 July 2015 4. Tyler Hamilton, A New Approach to Fusion, MIT Technology Review, July 31, 2009 本文刊載28日中國能源網(wǎng)。 | 
發(fā)表于 2016-1-30 20:44:10
QQ好友和群
收藏
淘帖
問題專業(yè),，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
樓主