聚變反應堆的插圖。
蓋蒂
聚變能需要的不僅僅是持續的聚變反應，然後才能幫助世界產生足夠的碳中和能源。 美國能源部已經確定了一套技術和流程的研發議程，以實現核聚變。
兩位美國能源部官員在一份報告中列舉了其中五項緊迫技術 網絡研討會 星期四由美國國家科學、工程和醫學院 (NASEM) 主辦。 2021 NASEM 涵蓋了更多內容 report 這促使核聚變技術的快速發展：
“雖然這通常被推遲到未來，但作為美國的戰略利益，未來幾十年經濟聚變能源的目標推動了快速增加使能材料、部件和聚變核技術研發的需求。”
週四突出顯示的五個包括：
1 防融合材料
發生聚變反應的等離子體可以是 比太陽還熱. 強大的磁場或慣性可以限制等離子體，將其從反應堆壁和組件中緩衝出來，但聚變反應堆仍然需要能夠承受極端熱量和氫同位素轉化為氦時釋放的中子轟擊的材料。
為了測試潛在的材料，科學家需要產生類似於聚變反應的條件。
“非常迫切需要聚變原型中子源能夠收集材料數據，這可能需要多年的暴露，”美國能源部首席聚變協調員 Scott Hsu 說。 他補充說，雖然該中子源正在開發中，但機器學習和材料測試可以幫助縮小候選材料的數量。
Hsu 說，還有可能通過使用“真正具有變革性的第一壁和毯子設計，在這種設計中你甚至可能沒有任何固體材料面對等離子體，這幾乎迴避了材料問題”，從而完全避免使用材料。 “我們確實需要將這些想法擺在桌面上。”
2 氚增殖物
最常見的聚變反應堆設計使用氫的兩種同位素——氘（2H)和氚(3H)——作為燃料。
美國能源部科學辦公室高級技術顧問兼 2021 年 NASEM 報告主席 Richard Hawryluk 說：“如果我們要使用氘-氚燃料循環，我們將不得不提取熱量並培育氚” .
“一個特殊的挑戰是需要安全有效地關閉燃料循環，”該報告指出，“對於氘 - 氚聚變設計而言，這涉及開發毯子以繁殖和提取氚，以及燃料供應，排氣，限制，大量提取和分離氚。”
3 排氣系統
聚變反應中產生的一些深不可測的熱量將用於發電，但首先必須對其進行管理，而你的標準廚房風扇是行不通的。
NASEM 報告指出：“一項完整的研究計劃將需要測試設施產生越來越類似於聚變電廠的環境，以評估聚變中子環境中與反應堆相關的動力廢氣處理。”
4 個更高效的激光器
DOE 的國家點火裝置 (NIF) 在 3.15 月慶祝了一項長期尋求的成就，當時它引發了聚變反應，釋放的能量（2.05 兆焦耳）比點燃它的激光光束（300 兆焦耳）更多。 但是為激光提供動力需要 XNUMX 兆焦耳。
最終，這種激光器在啟動後將由來自聚變反應堆的電力提供動力。 但更高效的激光器意味著更高效的反應堆，為用戶或電網留下更多的電力。
5 重複
激光的效率還不夠。 它還必須不像火槍那樣操作，而更像機關槍。
“NIF 的出色結果，”Hawryluk 說，“我們通過每年進行幾次拍攝達到了這一點。 你必須能夠達到每秒拍幾拍，或者每秒拍一拍，所以重複率也是我們必須掌握的。”
這增加了過程中每一步的重複率，從燃料艙開始。 據該雜誌報導 科學，“每天需要製造、填充、定位、爆破和清理一百萬個膠囊——這是一個巨大的工程挑戰。”
來源：https://www.forbes.com/sites/jeffmcmahon/2023/02/20/top-5-side-hustles-for-the-fusion-industry/