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核聚變能源的進步

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發(fā)表于 2016-1-30 20:44:10 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
2015-09-25

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美國麻省理工學院(MIT)技術(shù)評論月中發(fā)表理查德 馬。Richard Martin)的文章[說,聚變發(fā)電研究的焦點已從政府重大科研項目轉(zhuǎn)向創(chuàng)業(yè)公司的新穎設計。
核聚變在三十年的政府資助、昂貴研究之后,沒有產(chǎn)生切實的突破,而是從有希望高效、無限電力來源變得更像個“廣告妙語”了。
然而,去年開始發(fā)生改變。幾個追求新穎的聚變堆設計、得到私下資助的公司和大學為基礎(chǔ)的小型研究團體,發(fā)表了很有“前景”的成果,能把生產(chǎn)原型機的“時間表”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,稱為“托克馬克”。它運用強大的磁場壓縮高溫等離子體(即動蕩的帶電粒子)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,F(xiàn)今的聚變堆如法國南部的國際熱核實驗堆(ITER)工程,使用巨大的電磁線圈,消耗的能量比機器實際生產(chǎn)的還多。ITER吸引科學家、從中國、歐盟、印度、俄羅斯、日本、韓國和美國籌集資金,預計成本幾十億美元,想在這個世紀30年代的某個時候建成一個工作的反應堆。或許有可能。
兩個最新的進展,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”;卦诩又菪∏鹉翀觯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)定達五毫秒,比眨眼的時間還短,但按其首席技術(shù)官米希爾·本德鮑爾(Michl Binderbauer)的說法,在聚變反應的尺度上,就是“半個世紀”了。
本德鮑爾說,三阿爾法公司把高能粒子加速器的原理,如大型強子對撞機用于聚變堆問題。尤其是該團隊建造了個長23米的裝置,兩個等離子體“云”相互點火,形成一個等離子體環(huán)。約束環(huán)在一起的磁場靠等離子體自身生成,這種技術(shù)稱為“反場位形”(FRC)[。等離子體靠加速器注入高能粒子維持。
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三阿爾法能源公司的聚變發(fā)電裝置形象設計。
這是個23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。
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本德鮑爾說,三阿爾法的設計面對的挑戰(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,以實現(xiàn)“獲得”能量的聚變。最近的實驗表明,這個公司——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”是下一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。明年,三阿爾法公司將開始建造新的、更強大“版本”的實驗裝置,試驗更高溫下的過程。
在麻省理工學院(MIT)的等離子體科學與聚變中心,核科學工程教授、這個中心的主任丹尼斯 懷特(Dennis Whyte)為首的團組和研究生布蘭登 索鮑(Brandon Sorbom),七月發(fā)表了名為ARC(買得起、強健、緊湊)機器的概念設計。這個新奇的ARC設計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條帶,可以使ARC堆磁場的振幅高得多,因而使反應堆設計尺寸比其他托克馬克機器小得多。研究人員還設想用液態(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。
增強環(huán)繞磁場的振幅,使等離子體內(nèi)產(chǎn)生的聚變功率上升四個數(shù)量級。這種提升引人注目。據(jù)懷特說,有可能在一年左右的時間制造一臺商業(yè)原型機。

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提議的ARC堆剖面圖。
由于強大的新型磁力技術(shù),更小、不昂貴的ARC堆能像更大的堆一樣提供同樣電力
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“眾所周知,如果把磁場提到很高水平,就可制造非常緊湊的裝置,”他說,“但電磁鐵必須是銅的——超導與磁場不相容!爆F(xiàn)在,先進超導條帶的出現(xiàn)可使緊湊的反應堆連續(xù)產(chǎn)生聚變。
發(fā)表在《聚變工程與設計》上的這篇ARC堆的論文[強調(diào),目前它只是個概念設計。懷特希望吸引資助,在接下來的幾年內(nèi)建造一個實驗機。與此同時,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),都在對相關(guān)但不同的設計進行研究,以便使聚變進入原型機階段[。
“我們越來越接近可行的機器”,通用聚變公司創(chuàng)始人、首席科學家米希爾·拉伯奇(Michel Laberge)說!岸嗄陙恚圩冄芯渴钦笮蛯嶒炇业摹I(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)財富基金為首投資人團體的2.7千萬美元新基金。
贏得1976年諾貝爾物理獎、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’”。上個世紀90年代削減預算,強迫停止各種替代選擇方法,但ITER和美國能源部國家點火裝置除外。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一條通向受控聚變的路——而這最終成了實際上取得某些成就的唯一道路。
普林斯頓等離子體物理實驗室等離子體物理學家喬納森 梅納德(Jonathan Menard)指導的國家球形花托試驗,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9.4千萬美元升級的試驗機計劃,緊緊跟蹤三阿爾法和ARC成就的進展,而且相信這些創(chuàng)新應當進一步跟蹤。
然而,有個謹慎的資深聚變科學家曾提出警告:不要“直到建成聚變堆,還不確信。
注釋:
1. Richard Martin,Finally, Fusion Takes Small Steps Toward RealityMIT Technology Review,September 14, 2015
2. FRCfield-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 magnetsFusion 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)。
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發(fā)表于 2016-1-30 20:46:51 | 只看該作者
圖片看不到哦,圖片需要上傳。
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3#
發(fā)表于 2016-1-31 11:15:10 | 只看該作者
好高端的樣子

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提前祝新快樂! 珍貴機械動畫 一份 機械設計軟件 一份 自動化設備3D數(shù)模 一份 機器人3D數(shù)模 一份  發(fā)表于 2018-1-17 10:59
首先,請我們一起來感謝社區(qū)提供這個平臺讓我們成為好友。 值此年終之際,本人專門整理了一系列資料與你分享。 分享方法是:你在下面這些資料中任選一款后,把它發(fā)我郵箱LWMXX@163.COM,我把它回發(fā)你郵箱。  發(fā)表于 2018-1-17 10:58
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發(fā)表于 2016-1-31 16:34:15 | 只看該作者
我記得合肥科學島上的還是很先進的,印象中那個馬克控制時間比這個小型機要長得多。有感興趣的可以了解一下,也驗證一下我是不是記錯了
0 t; i6 J5 k6 c
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 樓主| 發(fā)表于 2016-1-31 19:31:47 | 只看該作者
這個新爐子的關(guān)鍵是小型化。。。。。。。。。。。。。!
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 樓主| 發(fā)表于 2016-1-31 19:34:13 | 只看該作者
多年前,我設計的UFO爐子也是這個原理,脈沖核聚變反應爐。!

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 樓主| 發(fā)表于 2016-1-31 19:35:43 | 只看該作者

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 樓主| 發(fā)表于 2016-1-31 19:40:20 | 只看該作者

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9#
 樓主| 發(fā)表于 2016-1-31 19:43:51 | 只看該作者
核聚變原子爐成功的關(guān)鍵是磁場強度。!B=9.2特斯拉太。。!
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