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彻底取代化石燃料?这家公司要在2027年推出商用核聚变反应堆

2017/11/2 10:42:14

一家名为Tri Alpha Energy(以下简称TAE)的美国公司刚刚获得了5亿美元的融资,将用来开发可以商用的核聚变技术,以彻底取代化石能源。

 

由于核聚变燃料可来源于海水,所以核聚变的燃料几乎是取之不尽。但是相比核裂变技术,要真正实现核聚变则要难得多。

核聚变,是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核(或粒子)的一种核反应形式。如果要进行核聚变反应,首先就必须提高物质的温度,使原子核和电子分开,处于这种状态的物质称为“等离子体”。但由于原子核带正电,彼此间会互相排斥,所以很难使其彼此互相接近。若要克服其相斥的力量,就必须适当地控制等离子体的温度、密度和维持时间,此三项条件缺一不可。

此前,TAE的设备能够让热等离子体在1000万摄氏度的温度下,稳定地保持5毫秒,如今这个数字已经达到了11.5。据了解,当温度上升到1000万摄氏度时,氘、氚核的平均飞行速度达到每秒300公里,此时等离子体的压力为1000万个大气压以上。在这种条件下,通过氘和氚核相互碰撞,会有一部分核发生聚变反应。

TAE称,将使用这笔资金来改进设备,让热等离子体在更高的温度环境下保持更长的稳态时间。他们预测,将在2027年推出世界上第一台商用核聚变反应堆。

 

TAE研究的是一种特定类型的聚变能:将氢原子加热到极高的温度后(比太阳表面的温度5500万摄氏度还要高),会产生由自由电子和带电离子组成的等离子体。当等离子体中的离子相互碰撞融合时,就会结合成新的原子,并释放大量的能量。

虽然这是一个相对简单的概念,但是最大的难题是需要将气体加热到如此高的温度。目前,还没有任何一种材料能够承受如此高的温度。

多年来,为了解决这个难题,科学家们提出了两种主流办法:一种是惯性约束核聚变,缩短引爆的时间;另一种是磁约束核聚变,控制引爆的范围。TAE使用后一种选择技术。

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