一家公司表示 核聚变能力可能在2030年到来

一家私营核聚变公司首次在新反应堆中将氢等离子体加热到2700万华氏度(1500万摄氏度) - 比太阳核心更热。

总部位于英国的托卡马克能源公司称，等离子体测试是其成为世界上第一个使用聚变电源生产商业电力的里程碑，可能在2030年之前。

该公司以真空室命名，其中包含强磁场内的聚变反应，于6月初宣布在其实验性ST40聚变反应堆内部产生超高温等离子体。

成功的测试 - 托卡马克能源迄今为止达到的最高等离子体温度 - 意味着该反应堆现在将在明年准备用于测试甚至更热的等离子体，超过1.8亿华氏度(1亿摄氏度)。

这将使ST40反应堆处于受控核聚变所需的工作温度之内; 该公司计划到2025年再建一座反应堆，产生几兆瓦的聚变能。

“这真的令人兴奋，”托卡马克能源联合创始人大卫金汉告诉Live Science。“看到数据通过并能够获得高温等离子体非常好 - 可能超出了我们所希望的范围。”

托卡马克能源公司是几家私人资助的公司之一，它们正在竞相创建一个可以为电网供电的工作聚变反应堆，可能是在20世纪40年代中期之前，当时法国的ITER聚变反应堆项目有望实现其“第一次等离子体”。 “

在实验性ITER反应器准备好产生持续的核聚变之前，可能还需要十年 - 即使这样，反应也不会用于产生任何电力。

明星在一个罐子里

氢气与较重元素氦的核聚变是使我们的太阳和其他恒星燃烧数十亿年的主要核反应 - 这就是为什么聚变反应堆有时被比作“罐子里的星星”。

核聚变也发生在强大的热核武器中，也称为氢弹，其中氢被钚裂变装置加热到熔化温度，导致爆炸比裂变炸弹强大数百或数千倍。

像ITER和托卡马克能量反应堆这样的地球控制聚变项目也将融合氢燃料，但温度要比太阳内部高得多，压力也要低。

核聚变的支持者表示，通过从相对少量的普通海水中相对丰富的重氢同位素氘和氚产生大量电力，它可以使许多其他类型的发电过时。

“50公斤[110磅]的氚和33公斤[73磅]的氘将产生一年的千兆瓦电力，”而任何时候反应堆中的重氢燃料量都只有几个克，金汉说。

根据美国能源情报署的数据，这足以为70多万平均美国家庭供电。

现有的核裂变装置在不产生温室气体排放的情况下发电，但它们由铀和钚等放射性重元素驱动，并产生高放射性废物，必须小心处理和储存。

理论上，根据ITER项目，聚变反应堆可以产生比裂变反应堆少得多的放射性废物，而它们相对较小的燃料需求意味着像切尔诺贝利灾难或福岛事故这样的核熔毁是不可能的。

然而，曾经是普林斯顿等离子体物理实验室物理学家的资深研究员丹尼尔·贾斯比警告称，ITER和其他拟议的聚变反应堆仍然会产生大量的放射性废物。

核聚变之路

Kingham说，ST10反应堆和托卡马克能源公司计划的未来反应堆使用紧凑的球形托卡马克设计，在ITER反应堆中使用了几乎圆形的真空室，而不是更宽的环形形状。

他说，一个关键的进步是使用高温超导磁体来产生强大的磁场，以保持超热等离子体不会损坏反应堆壁。

托卡马克能源反应堆周围7英尺高(2.1米)的电磁铁被液氦冷却，工作在零下423.67华氏度(零下253.15摄氏度)。

Kingham说， 使用先进的磁性材料使得托卡马克能量反应堆比ITER反应堆设计具有明显的优势，该反应堆设计将使用耗电的电磁铁冷却到绝对零度以上几度。

其他投资资助的融合项目包括位于英属哥伦比亚的General Fusion和位于加利福尼亚州的TAE Technologies开发的反应堆。

总部位于华盛顿的公司Agni Energy也报告了早期的实验成功，其中采用了一种不同的控制核聚变方法，称为“束 - 靶融合”，Live Science本周早些时候报道。

最先进的私人融资项目之一是紧凑型聚变反应堆，由美国国防和航空航天巨头洛克希德马丁公司在其位于加利福尼亚州的臭鼬工程部门开发。

该公司表示，一座能够为10万户家庭供电的100兆瓦聚变反应堆可能足够小，可以放在卡车拖车上，并可以驾驶到任何需要的地方。