在通用聚變公司的 MTF 方法中，聚變?nèi)萜鲀?nèi)的專有液態(tài)金屬襯套由高功率活塞進(jìn)行機(jī)械壓縮。(代表性圖像)

通用融合

一家位于里士滿的公司實(shí)現(xiàn)了顯著的聚變中子產(chǎn)量和等離子體穩(wěn)定性。通用聚變公司利用其獨(dú)特實(shí)用的磁化靶聚變 (MTF) 技術(shù)取得了世界首創(chuàng)的成就。該實(shí)驗(yàn)的同行評審科學(xué)結(jié)果已發(fā)表在國際原子能機(jī)構(gòu)支持的期刊上。

在等離子體壓縮科學(xué) (PCS) 實(shí)驗(yàn)系列中，該公司通過壓縮 MTF 方法所需的球形托卡馬克配置中的等離子體，成功產(chǎn)生了顯著的聚變中子產(chǎn)量。

該公司聲稱中子產(chǎn)量顯著增加，在一次壓縮中每秒超過 6 億個中子。

等離子體密度增加 190 倍

通用聚變公司認(rèn)為，在壓縮過程中，等離子體的密度比開始時高出約 190 倍，這與等離子體粒子約束時間明顯長于壓縮時間相一致。在實(shí)驗(yàn)測試中，為熱等離子體提供強(qiáng)大約束

的磁場也因壓縮而比開始時高出 13 倍以上。通用聚變公司創(chuàng)始人兼首席科學(xué)官 Michel Laberge 博士表示：“在我們的 PCS 系列中，通用聚變公司是世界上第一個使用塌縮金屬襯里壓縮球形托卡馬克等離子體的公司，我們很高興現(xiàn)在能夠在同行評議的出版物中分享我們通過這次實(shí)驗(yàn)活動展示 MTF 聚變所取得的成果。” “這項(xiàng)研究是我們過去二十年開拓性工作的另一個例子。現(xiàn)在，我們正通過 LM26 接近突破性里程碑。我們的實(shí)用方法可以轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)的發(fā)電廠，使我們在 2030 年代初期到中期走上電網(wǎng)發(fā)電的道路。”

高性能等離子體保持穩(wěn)定

PCS 實(shí)驗(yàn)期間，高性能等離子體保持穩(wěn)定并維持磁通量，同時聚變中子產(chǎn)量顯著增加。

實(shí)驗(yàn)表明，使用金屬襯套形成和壓縮等離子體的新技術(shù)是有效的，為該公司的大規(guī)模聚變演示 Lawson Machine 26 (LM26) 奠定了基礎(chǔ)。

測試結(jié)果表明，球形托卡馬克等離子體的顯著體積壓縮是可行的，降低了 LM26 的風(fēng)險，LM26 將大規(guī)模壓縮等離子體，以實(shí)現(xiàn)更高的聚變產(chǎn)量。

在公司的 MTF 方法中，聚變?nèi)萜髦械膶Ｓ幸簯B(tài)金屬襯套由高功率活塞進(jìn)行機(jī)械壓縮。

短脈沖中的聚變條件

這使得通用聚變公司能夠在短脈沖中創(chuàng)造聚變條件，而不是產(chǎn)生持續(xù)反應(yīng)，同時保護(hù)機(jī)器的容器，提取熱量并再增殖燃料。該技術(shù)旨在擴(kuò)大規(guī)模，打造具有成本效益的發(fā)電廠。據(jù)一份新聞稿稱，它不需要大型超導(dǎo)磁體或昂貴的激光器陣列。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

發(fā)表在《核聚變》雜志上，據(jù)稱是性能最佳的壓縮測試結(jié)果。PCS-16 是最近第五次壓縮球形托卡馬克等離子體結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)。

該公司強(qiáng)調(diào)，壓縮早期階段的熱力學(xué)與電子歐姆加熱的增加相一致，這是由于在接近恒定的電阻率下電流密度的幾何增加，以及離子冷卻的增加，大約與離子壓縮加熱功率相匹配。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用磁流體動力學(xué)模擬來模擬壓縮最后階段不穩(wěn)定性增加的現(xiàn)象。

使用 MTF 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定融合過程的可行性

“我們已經(jīng)證明了使用 MTF 方法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定聚變過程的可行性，為我們開創(chuàng)性的 LM26 奠定了基礎(chǔ)，”通用聚變公司技術(shù)開發(fā)高級副總裁 Mike Donaldson 表示。

“這些等離子體壓縮方面的成就證明了我們團(tuán)隊(duì)在二十多年的聚變技術(shù)開發(fā)中積累的深厚專業(yè)知識和能力。通過我們的 PCS 系列，我們還在等離子體系統(tǒng)、材料、涂層和診斷方面取得了重大進(jìn)展。”

Donaldson 強(qiáng)調(diào)，公司已準(zhǔn)備好邁出下一步——使用 LM26 大規(guī)模展示聚變和顯著加熱。“我們才華橫溢的團(tuán)隊(duì)讓這一切成為可能，從頭開始打造一項(xiàng)具有改變世界潛力的實(shí)用清潔能源技術(shù)。”

公司正在通過建造 LM26 來加快進(jìn)度

該聚變演示機(jī)有望在未來 24 個月內(nèi)實(shí)現(xiàn)變革性技術(shù)里程碑 - 2025 年上半年實(shí)現(xiàn) 1 keV，然后實(shí)現(xiàn) 10 keV，并最終在 2026 年實(shí)現(xiàn)科學(xué)盈虧平衡當(dāng)量(100% 勞森標(biāo)準(zhǔn))。

新聞稿還補(bǔ)充道，該研究結(jié)果將大大降低該公司商業(yè)規(guī)模機(jī)器的風(fēng)險，加快其在本世紀(jì)30年代初至中期向電網(wǎng)提供商業(yè)聚變能源的步伐。

近年來，多家公司在核聚變研究方面取得了重大進(jìn)展。

新西蘭核聚變研究公司 OpenStar Technologies 最近取得了一個重要里程碑，獲得了第一束等離子體。該公司采用了一種新穎的方法來實(shí)現(xiàn)核聚變能，其設(shè)備不使用托卡馬克或仿星器設(shè)計。相反，它使用懸浮偶極子反應(yīng)堆 (LDR)。

此外，被稱為韓國“人造太陽”的韓國超導(dǎo)托卡馬克先進(jìn)研究中心(KSTAR)也啟動了核聚變實(shí)驗(yàn)，以解決鎢雜質(zhì)問題。