氢：商业化核聚变的秘密

时间：2022-04-10 10:16:16 来源：

在我们基于碳的经济引导我们走过灾难性气候变化的临界点之前，世界各地的科学家们正在争夺一种廉价，高效，可扩展的绿色能源解决方案，以替代化石燃料。太阳能电池正在以惊人的速度得到改善，风力涡轮机正在迅速扩大，并且越来越多的地方正在考虑地热能，但是与“银子弹”和“圣杯”能源有关的项目相比，很少有人比这更热闹绿色氢和核聚变的解决方案。现在，有一个突破性的解决方案涉及这两者的消息。

由通用原子公司（General Atomics）运营的DIII-D国家核聚变设施代表美国能源部（DOE）运作，长期以来一直在其托卡马克中使用氢气，托卡马克是用于制造核聚变的大型甜甜圈形粒子对撞机。但是现在，一项新的研究表明可能会有更好的方法：使用氢冰粒。“ DOE的普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）和橡树岭国家实验室（ORNL）的物理学家进行的研究比较了这两种方法，展望了国际热核实验堆（ITER）将使用的燃料法国正在建设的核聚变实验”，Phys.org报告。

需要持续不断的氢气流来保持聚变反应堆的运行，如何最有效地进行此问题是一个对商业核聚变的潜在未来具有重大影响的问题。Phys.org指出，随着这些反应堆的规模不断扩大，越来越大，越来越热，而我们越来越接近实现上述商业核聚变，这个问题将变得更加关键。“随着聚变反应堆变得越来越大和越来越热，气体将更难以渗入发生聚变反应的反应堆堆芯。因此，需要开发出新的方法来为聚变核供料，而不会降低等离子体性能。”输入氢冰粒。

将传统的室温氢气注入与使用氢冰粒进行比较的实验表明，后者有点违反直觉，可以更好地实现为托卡马克热核提供燃料所需的超高温。报告继续说道：“实验表明，当两种方法的加油速度大致均匀地匹配时，与气体注入相比，使用氢冰的等离子体压力显着较高（这是聚变反应的关键），而氢气的注入却比气体注入高得多。”

这项突破只是最近许多发现中的最新发现，这些发现正在使商业核聚变越来越接近成为现实。核聚变是人类已知的最强大的能源生产形式之一，它自然产生以为我们的太阳和恒星提供动力。聚变比常规核能生产中使用的核裂变方法清洁得多，因为它只需要氢作为燃料，而不需要放射性物质，而放射性物质会留下几万年（甚至更长）的危险。融合也比裂变强大几倍。问题是，尽管我们设法在地球上产生核聚变反应，但我们却无法高效地进行核聚变，因为实验消耗的能量要比几乎在所有情况下反应本身产生的能量都要多。

但是，尽管商业核聚变仍然遥不可及，但近年来，我们已经更加紧密。去年夏天，国际热核实验堆（ITER）宣布，当时距他们的托卡马克中的首次血浆分离尚仅六年半。然后，仅在一个月后的2019年8月，橡树岭国家实验室报告了另一项突破，该突破应用了AI和超级计算的新实现方式，成功地扩大了核聚变并管理等离子体。去年10月，洛斯阿拉莫斯国家实验室的等离子衬管实验（PLX）宣布了他们的等离子枪，磁体和激光器的超科幻结合技术，采用混合融合技术，将于今年晚些时候投入使用。就在上个月，澳大利亚初创公司HB11开始为其自己的激光融合方法抢购专利。

现在，随着新发现更好的氢燃料源，商业核聚变比以往任何时候都更加紧密，潜在的影响也无法高估。

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