在通用聚變公司的 MTF 方法中，聚變?nèi)萜鲀?nèi)的專有液態(tài)金屬襯套由高功率活塞進(jìn)行機(jī)械壓縮。(代表性圖像)

通用融合

一家位于里士滿的公司實(shí)現(xiàn)了顯著的聚變中子產(chǎn)量和等離子體穩(wěn)定性。通用聚變公司利用其獨(dú)特實(shí)用的磁化靶聚變 (MTF) 技術(shù)取得了世界首創(chuàng)的成就。該實(shí)驗(yàn)的同行評(píng)審科學(xué)結(jié)果已發(fā)表在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)支持的期刊上。

在等離子體壓縮科學(xué) (PCS) 實(shí)驗(yàn)系列中，該公司通過(guò)壓縮 MTF 方法所需的球形托卡馬克配置中的等離子體，成功產(chǎn)生了顯著的聚變中子產(chǎn)量。

該公司聲稱中子產(chǎn)量顯著增加，在一次壓縮中每秒超過(guò) 6 億個(gè)中子。

等離子體密度增加 190 倍

通用聚變公司認(rèn)為，在壓縮過(guò)程中，等離子體的密度比開(kāi)始時(shí)高出約 190 倍，這與等離子體粒子約束時(shí)間明顯長(zhǎng)于壓縮時(shí)間相一致。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，為熱等離子體提供強(qiáng)大約束

的磁場(chǎng)也因壓縮而比開(kāi)始時(shí)高出 13 倍以上。通用聚變公司創(chuàng)始人兼首席科學(xué)官 Michel Laberge 博士表示：“在我們的 PCS 系列中，通用聚變公司是世界上第一個(gè)使用塌縮金屬襯里壓縮球形托卡馬克等離子體的公司，我們很高興現(xiàn)在能夠在同行評(píng)議的出版物中分享我們通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)展示 MTF 聚變所取得的成果。” “這項(xiàng)研究是我們過(guò)去二十年開(kāi)拓性工作的另一個(gè)例子?，F(xiàn)在，我們正通過(guò) LM26 接近突破性里程碑。我們的實(shí)用方法可以轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)的發(fā)電廠，使我們?cè)?2030 年代初期到中期走上電網(wǎng)發(fā)電的道路。”

高性能等離子體保持穩(wěn)定

PCS 實(shí)驗(yàn)期間，高性能等離子體保持穩(wěn)定并維持磁通量，同時(shí)聚變中子產(chǎn)量顯著增加。

實(shí)驗(yàn)表明，使用金屬襯套形成和壓縮等離子體的新技術(shù)是有效的，為該公司的大規(guī)模聚變演示 Lawson Machine 26 (LM26) 奠定了基礎(chǔ)。

測(cè)試結(jié)果表明，球形托卡馬克等離子體的顯著體積壓縮是可行的，降低了 LM26 的風(fēng)險(xiǎn)，LM26 將大規(guī)模壓縮等離子體，以實(shí)現(xiàn)更高的聚變產(chǎn)量。

在公司的 MTF 方法中，聚變?nèi)萜髦械膶Ｓ幸簯B(tài)金屬襯套由高功率活塞進(jìn)行機(jī)械壓縮。

短脈沖中的聚變條件

這使得通用聚變公司能夠在短脈沖中創(chuàng)造聚變條件，而不是產(chǎn)生持續(xù)反應(yīng)，同時(shí)保護(hù)機(jī)器的容器，提取熱量并再增殖燃料。該技術(shù)旨在擴(kuò)大規(guī)模，打造具有成本效益的發(fā)電廠。據(jù)一份新聞稿稱，它不需要大型超導(dǎo)磁體或昂貴的激光器陣列。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

發(fā)表在《核聚變》雜志上，據(jù)稱是性能最佳的壓縮測(cè)試結(jié)果。PCS-16 是最近第五次壓縮球形托卡馬克等離子體結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)。

該公司強(qiáng)調(diào)，壓縮早期階段的熱力學(xué)與電子歐姆加熱的增加相一致，這是由于在接近恒定的電阻率下電流密度的幾何增加，以及離子冷卻的增加，大約與離子壓縮加熱功率相匹配。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用磁流體動(dòng)力學(xué)模擬來(lái)模擬壓縮最后階段不穩(wěn)定性增加的現(xiàn)象。

使用 MTF 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定融合過(guò)程的可行性

“我們已經(jīng)證明了使用 MTF 方法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定聚變過(guò)程的可行性，為我們開(kāi)創(chuàng)性的 LM26 奠定了基礎(chǔ)，”通用聚變公司技術(shù)開(kāi)發(fā)高級(jí)副總裁 Mike Donaldson 表示。

“這些等離子體壓縮方面的成就證明了我們團(tuán)隊(duì)在二十多年的聚變技術(shù)開(kāi)發(fā)中積累的深厚專業(yè)知識(shí)和能力。通過(guò)我們的 PCS 系列，我們還在等離子體系統(tǒng)、材料、涂層和診斷方面取得了重大進(jìn)展。”

Donaldson 強(qiáng)調(diào)，公司已準(zhǔn)備好邁出下一步——使用 LM26 大規(guī)模展示聚變和顯著加熱。“我們才華橫溢的團(tuán)隊(duì)讓這一切成為可能，從頭開(kāi)始打造一項(xiàng)具有改變世界潛力的實(shí)用清潔能源技術(shù)。”

公司正在通過(guò)建造 LM26 來(lái)加快進(jìn)度

該聚變演示機(jī)有望在未來(lái) 24 個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)變革性技術(shù)里程碑 - 2025 年上半年實(shí)現(xiàn) 1 keV，然后實(shí)現(xiàn) 10 keV，并最終在 2026 年實(shí)現(xiàn)科學(xué)盈虧平衡當(dāng)量(100% 勞森標(biāo)準(zhǔn))。

新聞稿還補(bǔ)充道，該研究結(jié)果將大大降低該公司商業(yè)規(guī)模機(jī)器的風(fēng)險(xiǎn)，加快其在本世紀(jì)30年代初至中期向電網(wǎng)提供商業(yè)聚變能源的步伐。

近年來(lái)，多家公司在核聚變研究方面取得了重大進(jìn)展。

新西蘭核聚變研究公司 OpenStar Technologies 最近取得了一個(gè)重要里程碑，獲得了第一束等離子體。該公司采用了一種新穎的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)核聚變能，其設(shè)備不使用托卡馬克或仿星器設(shè)計(jì)。相反，它使用懸浮偶極子反應(yīng)堆 (LDR)。

此外，被稱為韓國(guó)“人造太陽(yáng)”的韓國(guó)超導(dǎo)托卡馬克先進(jìn)研究中心(KSTAR)也啟動(dòng)了核聚變實(shí)驗(yàn)，以解決鎢雜質(zhì)問(wèn)題。