“聚变”磁约束方式实现氢硼聚变,有望催生更清洁的反应堆

2023-03-02 11:05:35来源:媒体滚动

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科技日报北京3月1日电 (记者刘霞)日本国家聚变科学研究所和美国TAE技术公司携手,首次在磁约束聚变等离子体中实现了氢—硼聚变实验。研究团队表示,尽管最新试验没有产生净能量增益,但它证明了无中子核聚变的可行性,使制造更清洁的聚变反应堆成为可能。相关研究刊发于最新一期《自然·通讯》杂志。

目前,全球有多个团队正力图实现可控核聚变。可控核聚变主要的方式大概有3种:引力约束、惯性约束和磁约束,目前占据主流的托卡马克装置属于磁约束,主要利用氢的同位素氘—氚作为聚变燃料。

在最新研究中,科学家们在日本国家聚变科学研究所的大型螺旋装置中进行了氢—硼核聚变,并借助TAE开发的探测器,测量出了反应产物:氦核(α粒子)。TAE公司认为氢—硼是最清洁、最具成本竞争力的聚变燃料,因为它不仅原料丰富,而且“实现了更清洁的聚变反应堆的概念,反应产物仅三个α粒子。”

研究团队指出,他们设计的紧凑型线性装置使用了先进的加速器束驱动场反位形(FRC)。FRC是通用的,可适应所有目前可用的聚变燃料,包括氢—硼、氘—氚和氘—氦—3等。TAE公司首席执行官迈克尔·本德鲍尔表示:“这项实验为我们提供了大量数据,表明氢—硼在实用规模的聚变能中应占有一席之地。”

TAE公司目前也在研制一个易于维护的模块化装置。该装置占地紧凑,并有可能利用一种更高效的磁约束方法。与托卡马克装置相比,新方法将获得高达100倍的功率输出。

研究团队指出,最新研究没有产生净能量增益,但它证明了无中子核聚变的可行性及氢—硼核聚变反应的潜力。尽管制造氢—硼聚变堆芯的挑战比氘—氚更大,但反应堆的工程设计将简单得多。TAE预计将在2025年左右在其下一个反应堆“哥白尼”上演示净能量增益,本世纪30年代将建成第一座氢—硼聚变发电厂并连接到电网。

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