首先将Tokamak组件安装在商业融合工厂中
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考虑到这是一项技术,它以永久的地平线超越地平线而闻名,有大量的商业融合功率初创公司。他们中的许多人专注于用于加热和压缩等离子体的根本新技术,或者融合了同位素的异常组合。这些技术通常很难评估 - 它们可以清楚地产生热等离子体,但是很难确定它们是否足够热,通常足以产生可用的功率。
另一端,少数公司试图将在学术界进行广泛研究的设计商业化。这里有一些有趣的进步迹象。最近,正在马萨诸塞州建造示范托卡马克的联邦融合开始建造冷却系统,该冷却系统将保持其磁铁超导。两家希望建立杰出人士的公司对其概念进行了一些重要的验证。
Tokamak是一个甜甜圈形的融合室,依靠强烈的磁场来压缩和控制其内部的血浆。多年来,已经建造了许多托卡马克人,但是预计会产生比运行它更多能量的大型托卡马克人面临许多延误,现在直到2040年代才能发挥其潜力。然而,早在2015年,一些物理学家就计算出高温超导体将允许在更小且易于构建的软件包中进行ITER风格的性能。这个想法被商业化为联邦融合。
该公司目前正试图建立一个等效的ITER:可以实现融合但不够大的Tokamak,并且缺乏从该反应中发电所需的一些关键硬件。计划中的设施SPARC已经在进行中,大多数支撑设施都建成了,并且正在建造超导磁铁。但是在3月下旬,该公司通过安装Tokamak本身的第一个组件,即低温恒温器基础,这是硬件使其磁铁凉爽的一部分。
英联邦融合局长托卡马克(Tokamak)运营总监兼ARC首席工程师亚历克斯·克里利(Alex Crely)表示,必须选择低温恒温器的材料,以便能够在20桶(Kelvin)区域处理温度,并能够忍受中子暴露。幸运的是,不锈钢仍然可以完成任务。
它也将是必须处理极端温度梯度的结构的一部分。克里利说,从数以亿度的血浆c下降到约1,000°C,到达低温恒温器的温度相对简单。
他说,施工预计将从现在开始大约一年,此后大约有一年的委托硬件,融合实验计划于2027年进行。而且,尽管ITER可能面临持续的延误,但克里利说,这对于紧紧付出紧迫的联邦保存至关重要。SPARC的大多数物理不仅与Iter的物理学相同,而且某些硬件也将是。
克里利说:“我们从他们的供应链开发中学到了很多东西。”“因此,有些供应商正在为Iter Tokamak提供组件,我们还与那些很棒的供应商合作。”
从某种意义上说,英联邦现在正处于正轨之前,可以在ITER之前就可以很好地看到等离子体。
克里利说:“看到所有这些都从幻灯片上的一堆草图或盒子(有效的剪辑艺术)变成了真正的金属和混凝土。”“您正在从建造设施,在Tokamak周围建造工厂,实际上开始建立Tokamak本身。这是一个很棒的里程碑。”
Tokamak内部的等离子体是动态的,这意味着它需要大量的磁干预才能保持稳定,并且融合在脉冲中。有一种称为恒星的替代方法,该方法会产生一个极其复杂的磁场,该磁场可以支持更简单,稳定的等离子体和稳定的融合。正如德国的Wendelstein 7-X Stellarator实施的那样,这意味着一系列具有极低偏差的复杂形磁体。但是几家公司决定应对挑战。
其中之一,即一型能量,基本上已经达到了引发英联邦融合的阶段:它为其杰出设计的物理学详细介绍了其杰出的案例。在这种情况下,该案例甚至可能更详细:血浆物理学杂志上的六篇经过同行评审的文章。这些论文详细介绍了结构设计,其中的血浆的行为,处理由融合产生的氦气,产生的中子产生的氦以及从整个过程中获得热量。
该公司正在与Oak Ridge国家实验室和田纳西山谷管理局合作,在前化石燃料发电厂的现场建造示范反应堆。它还与英联邦有关磁铁开发的合作。与Sparc Tokamak一样,这将是技术演示和学习经验的混合,而不是功能正常的发电厂。
追求杰出设计的另一家公司称为Thea Energy。它的首席执行官布莱恩·伯辛(Brian Berzin)表示,该公司的重点是简化恒星所需的磁铁的几何形状,并正在使用软件使它们产生同等的磁场。
他说:“该设备的复杂性一直是非常非常局限的。”“这就是我们真正关注的内容:如何制作更简单的硬件?我们允许更简单的硬件的方式确实使用了非常非常复杂的软件,这是世界已经占据的。”
他说,硬件的简单性将对运营发电厂有所帮助,因为它允许他们构建多个相同的细分市场,因此可以在需要维护时换掉并更换。
像联邦融合一样,Thea Energy使用高温超导体来构建其磁铁,平坦的较小磁铁代替了Wendelstein使用的三维磁铁。
Berzin说:“我们能够真正精确地重新创建杰出人士所需的磁场,但没有任何摇摆,复杂,精确,昂贵,昂贵,耗时的硬件。”该公司最近发布了使用磁铁阵列进行一些测试的预印象。
Thea还计划建立一个测试恒星。然而,在这种情况下,它将使用氘融合,这比发电厂所需的氘-Tritium效率要低得多。但是伯津说,该设计将结合一层锂,当被恒星中的中子轰炸时,该锂会形成tri虫。如果情况按计划进行,则反应堆将验证Thea的设计,并成为其余业务的燃料来源。
当然,直到未来十年的某个时候,没有人会经营融合发电厂 - 大约在同一时间,我们可能会期望建造一些小型模块化裂变厂。鉴于正在进行的可再生生产的广泛扩展,很难预测当时的能源市场的样子。因此,这些测试反应器将在非常不确定的环境中构建。但是这种不确定性并没有阻止这些公司追求融合。