本周,致力于實現核聚變技術的風險投資支持公司Proxima Fusion在《聚變工程與設計》雜志上公開了其反應堆設計。
科學家們一直在努力開發核聚變技術,以期實現零排放能源。與核裂變不同,核聚變是通過將較輕的原子核融合成較重的原子來釋放能量,這一過程不產生碳排放,也不需要處理放射性廢物。近年來,核聚變技術多次實現凈能量增益,顯示出良好的發展前景,研究機構和初創公司正致力于擴大這一成果,并將其商業化部署,用于為電網供電。
在核聚變反應堆設計中,托卡馬克和仿星器是兩種主要的設計方案。它們都使用極強的電磁鐵將聚變等離子體容納在環形容器內,但實現方式有所不同。托卡馬克結合了電磁鐵和電流感應等離子體,而仿星器則僅依賴磁鐵運行,這要求容器和磁鐵的設計更加復雜,但仿星器具有能夠連續運行更長時間、保護材料免于疲勞以及操作更簡單的優勢。
大約十年前,麻省理工學院的研究人員展示了如何利用托卡馬克設計建造商業規模的核聚變反應堆,隨后一系列初創公司開始利用托卡馬克方法實現核聚變發電。如今,核聚變能源領域迎來了另一個里程碑時刻,即Proxima Fusion公開了商業規模仿星器的開源設計。
Proxima Fusion成立于兩年多前,是馬克斯普朗克等離子體物理研究所(IPP)的衍生公司。該研究所開發了世界上最先進的仿星器原型設計Wendelstein 7-X。在歐盟、德國政府和風險投資的資金支持下,Proxima Fusion著手設計一個商業規模的仿星器,原計劃用兩年時間完成,但在一年內就成功完成了設計。
該設計被稱為Stellaris,它利用高溫超導(HTS)技術實現的更強磁場來構建更小的仿星器,同時不影響能量輸出。通過使用供應鏈中現有的材料,可以確保反應堆的建造無需等待技術變得經濟可行,從而使聚變能的實現更加接近現實。
在發表之前,Stellaris的設計已經經過了詳細的同行評審,并通過各種模擬確保它能夠克服物理和工程限制。Proxima Fusion公司現在準備邁出下一步,最早在2031年建造一個名為Alpha的示范工廠。如果一切進展順利,Proxima Fusion的設計最早可在下一個十年為我們的電網供電。