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磁約束方式實現氫硼聚變,有望催生更清潔的反應堆

來源: 科技日報    作者:    發布時間:2023-03-02 09:36    編輯:易 娜

實驗示意圖。圖片來源:TEA技術公司

  科技日報記者 劉霞

  日本國家聚變科學研究所和美國TAE技術公司攜手,首次在磁約束聚變等離子體中實現了氫—硼聚變實驗。研究團隊表示,盡管最新試驗沒有產生凈能量增益,但它證明了無中子核聚變的可行性,使制造更清潔的聚變反應堆成為可能。相關研究刊發于最新一期《自然·通訊》雜志。

  目前,全球有多個團隊正力圖實現可控核聚變?煽睾司圩冎饕姆绞酱蟾庞3種:引力約束、慣性約束和磁約束,目前占據主流的托卡馬克裝置屬于磁約束,主要利用氫的同位素氘—氚作為聚變燃料。

  在最新研究中,科學家們在日本國家聚變科學研究所的大型螺旋裝置中進行了氫—硼核聚變,并借助TAE開發的探測器,測量出了反應產物:氦核(α粒子)。TAE公司認為氫—硼是最清潔、最具成本競爭力的聚變燃料,因為它不僅原料豐富,而且“實現了更清潔的聚變反應堆的概念,反應產物僅三個α粒子。”

  研究團隊指出,他們設計的緊湊型線性裝置使用了先進的加速器束驅動場反位形(FRC)。FRC是通用的,可適應所有目前可用的聚變燃料,包括氫—硼、氘—氚和氘—氦—3等。TAE公司首席執行官邁克爾·本德鮑爾表示:“這項實驗為我們提供了大量數據,表明氫—硼在實用規模的聚變能中應占有一席之地。”

  TAE公司目前也在研制一個易于維護的模塊化裝置。該裝置占地緊湊,并有可能利用一種更高效的磁約束方法。與托卡馬克裝置相比,新方法將獲得高達100倍的功率輸出。

  研究團隊指出,最新研究沒有產生凈能量增益,但它證明了無中子核聚變的可行性及氫—硼核聚變反應的潛力。盡管制造氫—硼聚變堆芯的挑戰比氘—氚更大,但反應堆的工程設計將簡單得多。TAE預計將在2025年左右在其下一個反應堆“哥白尼”上演示凈能量增益,本世紀30年代將建成第一座氫—硼聚變發電廠并連接到電網。

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