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【快播报】磁约束方式实现氢硼聚变，有望催生更清洁的反应堆

2023-03-02 19:57:28 科技日报


(相关资料图)

实验示意图。图片来源：TEA技术公司

日本国家聚变科学研究所和美国TAE技术公司携手，首次在磁约束聚变等离子体中实现了氢—硼聚变实验。研究团队表示，尽管最新试验没有产生净能量增益，但它证明了无中子核聚变的可行性，使制造更清洁的聚变反应堆成为可能。相关研究刊发于最新一期《自然·通讯》杂志。

目前，全球有多个团队正力图实现可控核聚变。可控核聚变主要的方式大概有3种：引力约束、惯性约束和磁约束，目前占据主流的托卡马克装置属于磁约束，主要利用氢的同位素氘—氚作为聚变燃料。

在最新研究中，科学家们在日本国家聚变科学研究所的大型螺旋装置中进行了氢—硼核聚变，并借助TAE开发的探测器，测量出了反应产物：氦核（α粒子）。TAE公司认为氢—硼是最清洁、最具成本竞争力的聚变燃料，因为它不仅原料丰富，而且“实现了更清洁的聚变反应堆的概念，反应产物仅三个α粒子。”

研究团队指出，他们设计的紧凑型线性装置使用了先进的加速器束驱动场反位形（FRC）。FRC是通用的，可适应所有目前可用的聚变燃料，包括氢—硼、氘—氚和氘—氦—3等。TAE公司首席执行官迈克尔·本德鲍尔表示：“这项实验为我们提供了大量数据，表明氢—硼在实用规模的聚变能中应占有一席之地。”

TAE公司目前也在研制一个易于维护的模块化装置。该装置占地紧凑，并有可能利用一种更高效的磁约束方法。与托卡马克装置相比，新方法将获得高达100倍的功率输出。

研究团队指出，最新研究没有产生净能量增益，但它证明了无中子核聚变的可行性及氢—硼核聚变反应的潜力。尽管制造氢—硼聚变堆芯的挑战比氘—氚更大，但反应堆的工程设计将简单得多。TAE预计将在2025年左右在其下一个反应堆“哥白尼”上演示净能量增益，本世纪30年代将建成第一座氢—硼聚变发电厂并连接到电网。

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