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实验室里,科学家利用太阳能生产无限清洁能源

日期:2021-05-04    来源:能源舆情

国际太阳能光伏网

2021
05/04
11:27
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关键词: 清洁能源 太阳能技术 聚变反应堆

在实验室中进行的核反应(称为核聚变),为太阳和其他恒星提供动力,这听起来很复杂。

核聚变有潜力创造大量不含碳的清洁能源。因此,尽管目前还没有科学家能够从聚变中创造可用能源,但一些公司正在进行这项研究。

科学家们为实现该目标而制造的装置称为反应堆,这个反应堆非常重,耗资数千万美元,是几十年科学研究的巅峰。

TAE科技公司总部设在加利福尼亚州的富特希尔牧场(Foothill Ranch),是一家采用独特反应堆设计的聚变公司。最近,该公司在探索聚变可用能源方面实现了新成就。TAE科技公司分享了这个虚拟实验室,来解释核聚变技术潜力何在。

让我们来一探究竟。

如何达到5000万摄氏度

要想在地球上重建聚变,首先,氢等较轻的原子必须加热,直到达到物质的第四种状态——等离子体。(前三种状态是固体,然后是液体,最后是气体。)

TAE科技公司首席执行官迈克尔·宾德鲍尔(Michl Binderbauer)表示,气体必须“过热”才能产生等离子体。

然后,过热等离子体必须维持足够长的时间,并处于足够稳定的状态才能够释放能量。

今年4月,TAE科技公司(成立于1998年)宣布,利用其磁场反向配置(FRC)机器,它能够在超过5000万摄氏度的温度下产生稳定的等离子体。这台机器的别名为诺曼(Norman),这个别名以宾德尔鲍尔( Binderbauer)已故的导师诺曼·罗斯托克(Norman Rostoker)的名字命名。

虽然这个成就很重要,但这个温度不是聚变实验室产生的最热温度。聚变工业协会执行理事安德鲁·霍兰德(Andrew Holland)表示:“中国人和韩国人已经在他们的托卡马克(聚变机器)达到了1亿多度,这个实验很不一样。”。

下面的视频显示,等离子体在TAE的聚变机器中形成并维持。

一种不同的聚变反应堆

通常来说,荷兰提到的环形托卡马克机器用于聚变反应。但据宾德尔鲍尔(Binderbauer)说,TAE的FRC反应堆建造和维修成本较低,系统也不太复杂。

TAE的FRC机器诺曼(Norman),在照片和下面的视频中可以看到,建造成本为1.5亿美元,建造时间为2016年年中至2017年年中。

它长80英尺,高22英尺,重60000磅。

宾德尔鲍尔告诉《美国消费者新闻与商业频道制造》:“首先,这台机器制造一个真空内部。然后我们引入一些粒子,比我们房间里的空气密度小一百万倍左右,所以那里的粒子数量很少。”

在机器的两端,氢气加热后形成等离子体。然后这两种等离子体在机器的中间碰撞在一起。请看下面的视频片段。

粒子束加速器(见下面黄色末端的照片)将碰撞在一起的等离子体保持在适当的位置,以发生聚变。

宾德尔鲍尔称,TAE科技公司使用氢硼燃料,这是地球上最清洁、最环保的燃料,不产生有害的初级副产品。”

霍兰德表示:“但是使用氢硼,需要更高的温度来实现聚变,所以要困难得多。”

达到5000万摄氏度为TAE赢得了2.8亿美元的投资,投资者包括瓦肯、文洛克、NEA、威康信托、谷歌和科威特投资局,以及艾迪森·费舍尔、阿特·萨姆伯格和查尔斯·施瓦布的家族办公室。TAE科技总共从投资者那里筹集了8.8亿美元的资金。

但是5000万摄氏度仍然不足以产生所谓的“净能量”。在目前的技术下,聚变夺取了它创造的所有能量来维持自己的反应,没有留下任何净能量来驱动其他东西。

为了获得净能量,TAE将利用最近获得的资金建造下一代FRC,称为哥白尼。根据TAE 4月份的一份声明,它将在超过1亿摄氏度的温度下运行良好,模拟净能源生产状态。

哥白尼的设计,看起来和诺曼很像,但还在设计中。

聚变的未来

宾德鲍尔说:“我们的计划,也是我们一直在执行的计划,即在20世纪20年代末将一个示范电厂投入使用,这样就可以达到商业化。”

但对聚变的一个常见不满是,认识到聚变对气候变化有所帮助,需要时间过长。

世界核能协会(World Nuclear Association)的高级分析师乔纳森·科布(Jonathan Cobb)表示:“核聚变有很大的潜力,能够为清洁能源的未来做出贡献。但即使在21世纪20年代实现了净能量,实现核聚变的广泛应用仍然有一段路要走。”

Binderbauer 表示,他认为核聚变很重要。在未来的25年里,我们将使世界电力需求翻一番。所以问题在于,电力将如何产生?


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