@ 2016.05.22 , 15:38
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抛弃托克马克的核聚变公司拿到5亿美元投资

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(Julian Berman)

核聚变,没有任何能源技术比它令人更辗转反侧又难舍难分,看起来永远距离我们只有20年之遥。但有这么一家位于洛杉矶的创业公司,号称自己的核聚变技术独特且可行,并已经从高盛和保罗·艾伦等私人机构那里拿到5亿美元投资。在美好技术总是面临面临现实挑战的科学世界里,他们是否真有能力造出释放巨大能量的反应堆?

为了一探究竟,《麻省理工科技评论》Richard Martin近期造访了三阿尔法能源(Tri Alpha Energy)的公司总部,向我们详细揭示了这家公司现有的技术设备。实验室里最显眼的,莫过于那台等离子发生器。该装置有着连体公交车一般的大小,被密集的支架、传感器、阀门、磁铁、线缆和管道所包围。

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红色的马蹄型装置是用来控制等离子的电磁铁。

与如今核电站里采用的拆分原子的核裂变技术不同,核聚变将不同的原子核结合在一起,与太阳释放能量的方式相同。

数十年来,世界各地的核聚变研究者们都在鼓弄一种俗称“人造太阳”的环形装置——托克马克(tokamak)。这装置能在超高温的等离子体上施加高强度磁场,从而引发核聚变。在该反应中,氘和氚结合生成α粒子(氦-4的内核)以及中子。

但就连世界上规模最大的国际热核聚变反应堆(ITER)都难以按照计划继续推进托克马克的研制。上个月该项目宣称,核聚变反应堆要在2025年后才能开始运行,要在2035年后才可以进行发电,需要在原有170亿美元预算上额外增加50亿美元。

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该等离子发生器有着40千米长的光纤线缆,要使用25兆瓦的能量。

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机器的这一头起着吸尘器的作用:收集没用的粒子。

Tri Alpha和一些别的初创公司(如General Fusion)正在研制别的核聚变技术方案。Tri Alpha是唯一一家选择3氦核融合过程(triple-alpha process)的公司。在这一过程中,两个α粒子融合成铍-8,再与一个α粒子融合成碳-12。在这期间直接生成能量,不会造出高温的中子,是一种理想的发电方式。

不过如果想要用这种方式发电,他们得将容器内的温度加热至30亿摄氏度。相比之下,ITER只需要15亿度的高温。

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3氦过程示意图。(Wikipedia)

该公司在去年八月的时候宣布,自己已成功将容器内的高能量等离子体加热至1000万摄氏度,并保持稳定长达5毫秒,远高于此前0.3毫秒的同类方案业内记录。在那之后,该公司将这一极限进一步推进到11.5毫秒,体现了他们扎实的技术能力。

他们面临的下一个挑战是将等离子加热到足以可用于核聚变反应的,这比太阳中心温度还要高200倍的高温。地球上没有任何金属能禁受这么高的温度。但强大电磁场能避免这团等离子体触碰到容器内部。

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目前的中央约束容器。加长33%的下一个版本将在2017年完成建设,能将等离子加热到4000万摄氏度。

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目前的装置名为C-2U,长20米,直径1.4米。

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下一代设备C-2W将继续对场反向位形(FRC)技术进行探究。

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示意动画。(YouTube)

因为雇佣了一群优秀的专家以及在该领域申请了大量专利,Tri Alpha在没有政府补助的情况下拿到了大量的私人投资。现在Tri Alpha已经开始对这些图中的装置进行拆卸,以建造更大更强大的版本,并将在2020年代造出原型反应堆。

本文译自 MIT Technology Review & pku.edu,由译者 zzjeff 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 33+1

  1. 金针菇上蚂蚁
    @2 years ago
    3147659

    还以为在说李白老家…

  2. Vanessa
    @2 years ago
    3147660

    蓝图总是美好的,总感觉这东西遥遥无期。

    [11] XX [4] 回复 [0]
  3. 黄sir打薄码
    @2 years ago
    3147661

    三阿尔法公司?三一重工已成功打入敌人内部

    [3] XX [10] 回复 [0]
  4. 小熊杰里米
    @2 years ago
    3147672

    托卡马克不是中国暂时领先么?
    世界首个全超导托卡马克“东方超环(EAST)”2010年度实验将于12月24日圆满结束,目前已获得1兆安等离子体电流、100秒1500万度偏滤器长脉冲等离子体、大于30倍能量约束时间高约束模式等离子体、3兆瓦离子回旋加热等多项重要实验成果,大大推进了“东方超环”实现其总体科学目标的进程;实验中广泛开展的国际合作,使“东方超环”已成为国际上最重要的高参数长脉冲等离子体物理实验平台。

    [24] XX [25] 回复 [0]
  5. holishit
    @2 years ago
    3147684

    @小熊杰里米: 题目看了一半就敢来评论?

    [14] XX [5] 回复 [0]
  6. holishit
    @2 years ago
    3147686

    @Vanessa: 然而我在2014年才看见人在TED演讲这个模型,现在就做出来了,还拿到了投资

    [14] XX [1] 回复 [0]
  7. 3147687

    @小熊杰里米: 不知道这个新闻六年后的现在有什么进展

  8. 小熊杰里米
    @2 years ago
    3147704

    @holishit: 抱歉,评论没写完就发出了。
    既然托卡马克方式已经连中国的都搞不过了,换方向也是必然的。

  9. OrlokTheEternal
    @2 years ago
    3147710

    我前天听我们院教授讲的托卡马克的讲座,上来就说最靠谱的核聚变装置就是托卡马克(当时我就想,那德国的仿星器呢)。老师也说了东方超环的事儿,大致意思就是全世界有很多各种不同型号的托卡马克装置,像east这种类型的现在已经开始运行的只有两个(还有几个在造),iter也是这种类型的,不过还没有开始运行,所以现在就只有这两台在互相刷记录,很多其他国家的科学家也在east上做一些研究,不过老师认为还是iter要更厉害一些。(看了煎蛋之前的那篇仿星器的文章之后,我就开始觉得仿星器比较靠谱)

    [14] XX [3] 回复 [0]
  10. 武昌鱼
    @2 years ago
    3147718

    @holishit: 文章中这个初创公司才11.5毫秒,中国的都100秒了,等离子体温度和密度都没托克马克高。没看出他们的设备比托克马克优越在哪。

    [16] XX [8] 回复 [0]
  11. 太君是我别开
    @2 years ago
    3147722

    我在想的是:这么先进的设备是不是也要靠烧开水发电?

    [39] XX [6] 回复 [0]
  12. edmundlyy
    @2 years ago
    3147725

    Tri Alpha的核反应虽然更加安全环保,但是真正要商业化,还是氘氚聚变的托卡马克更靠谱一些。这个感觉目前作为第二代安全聚变反应堆的技术储备进行预研比较合适,指望着快速商业化赚钱还是感觉不太可能。

  13. 菜鸡
    @2 years ago
    3147760

    这新闻最早是去年的吧………

  14. 3147774

    美国的科技点要逆天了,这还是私人公司

  15. hoedeath
    @2 years ago
    3147776

    敢于把20年之后提前到4年之后的公司是有希望的。

  16. 3147800

    煎蛋如用打赏,会不会导致‘字全懂’文章的式微?

  17. 3147805

    @武昌鱼: @小熊杰里米: east和仿星7-x设计考虑和磁场约束方式不同,从点火时间来比较是比较不出什么的。貌似仿星提供的等离子体环境比较稳定而短促

  18. 3147806

    @武昌鱼: 优越性在于人家表示四年后拿出原型反应堆

  19. 3147812

    天朝 5000万度维持了102秒
    http://news.zol.com.cn/567/5679481.html

    [16] XX [2] 回复 [0]
  20. 3147817

    我感觉托卡马克不行~简单的说就是太大~磁场是平方反比的~太强的大磁体也有难处机械强度不够~
    现有技术也就超导磁体了, 但低温下强度问题我感觉很无解~

  21. 街角森林
    @2 years ago
    3147832

    现在可控核聚变圈内老喜欢造大新闻,连NIF这种美帝最大的科学装置团队也喜欢玩,还把全球媒体玩的一愣一愣的,当初媒体欢呼惯性约束核聚变实现能量盈余那次就是把反应核心区的能量交换比偷梁换柱为全系统的能量交换比,忽视了生产激光的巨大装置的耗能,而且以美国初创企业拉投资的固定尿性,包装和吹牛是必备的技能,即便你能实现,那也是拿到投资之后的事情了

    [13] XX [0] 回复 [0]
  22. 3147905

    粗一看还以为是氦3聚变,仔细看才发现是三氦过程,氦聚变成碳。即使是太阳,也要在生命末期才会进行这个过程。技术已经先进到可以秒杀太阳了吗?

    [13] XX [1] 回复 [0]
  23. 武昌鱼
    @2 years ago
    3147929

    @1:骗风投的话怎么能信呢?国内就随便说说了,国外请拿出论文。

  24. 一炮糜烂
    @2 years ago
    3147931

    你们说的啥 字看懂

  25. 3147960

    @OrlokTheEternal: 你真逗,信煎蛋的文章

  26. 3147977

    @武昌鱼: 论文不还是两口一张随便说说。马克也没戏的,纪录什么的也不过是骗点钱

  27. 哈佛教授
    @2 years ago
    3147980

    @太君是我别开: 反应堆本质就是可控爆炸技术,通俗来讲就是锅炉。难怪三体星人管我们叫虫子,整天只想着烧锅炉发电。

  28. OrlokTheEternal
    @2 years ago
    3147992

    @madao: 也不是说信煎蛋的文章,就是从前不知道还有仿星器这么个东西,看到之后觉得挺长见识的,也查过一些资料,感觉既然可控核聚变在一个方向上遇到了瓶颈那么再尝试一下别的方向也挺好的。我是挺看好可控核聚变研究的,托卡马克也好、仿星器也好不管能不能成功,起码就着它们也研究了很多不止能应用在可控核聚变的技术,也是为了以后物理学的发展打了基础不是。

  29. 3148080

    烧开水发电??
    明明是烧开水领导第五次工业革命

  30. 3148694

    不敢相信那么小的东西能产生足够的磁场约束等离子体

  31. 3151588

    @111: 高能物理,都是很耗电的。

  32. 左手烟
    @7 months ago
    3425959

    吓的我都不敢乱喷了。哈哈哈

  33. 3425978

    聚变成功的话世界会大变,但隐约觉得没这么容易

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