核聚變有時被稱為清潔能源的圣杯,因為它有潛力提供幾乎無限的無排放能源,而不會產(chǎn)生由核裂變產(chǎn)生的破壞性、持久的放射性廢物。
核裂變是傳統(tǒng)核電站通過將一個較大的原子分裂成兩個較小的原子來產(chǎn)生能量的方法,從而釋放能量。核聚變逆轉(zhuǎn)了這個過程,當兩個更大的原子碰撞產(chǎn)生一個更大的原子時產(chǎn)生能量。
TAE Technologies是 1998 年成立于加州大學歐文分校的私人控股子公司,擁有專有的聚變方法,利用一種產(chǎn)生和限制等離子體并在更高溫度下運行的機制來實現(xiàn)比其他嘗試的技術具有更高穩(wěn)定性和安全性的聚變利用為太陽提供能量的過程。
TAE Technologies 宣布已獲得戰(zhàn)略和機構投資,以資助其下一個研究反應堆哥白尼的建設,此前該反應堆的溫度已超過 7500 萬攝氏度,并展示了其最先進的等離子體實時控制無與倫比聚變研究堆諾曼。
雪佛龍、谷歌、Reimagined Ventures、美洲住友商事和 TIFF 投資管理公司是該公司最近的投資者,還有一家位于美國西海岸的大型共同基金經(jīng)理和一家大型美國養(yǎng)老基金。
聚變能
TAE 的第五代反應堆 Norman 于 2017 年啟動,旨在將等離子體維持在 3000 萬攝氏度。經(jīng)過五年的實驗以最大限度地發(fā)揮諾曼的能力,該機器已被證明能夠在超過 7500 萬攝氏度的溫度下保持穩(wěn)定的等離子體,比最初的目標高出 250%。
利用地球聚變產(chǎn)生的電力取決于在足夠高的溫度下維持等離子體一段較長的時間。這被 TAE 稱為“足夠熱足夠長”的標準。就反應堆性能而言,“足夠熱”意味著達到至少 1 億攝氏度的溫度,這在今天很容易做到。等離子是一種敏感材料,必須將其與可能導致其降解或冷卻的情況隔離開來。然而,維持這種高溫環(huán)境非常困難。目標是充分限制這種等離子體,使其能夠以比聚變過程產(chǎn)生的能量更少的能量維持。這使得凈能量能夠釋放到電網(wǎng)。在過去的 50 年里,
TAE 的想法源于克服傳統(tǒng)托科馬克反應堆帶來的挑戰(zhàn)的愿望,包括氘氚處理技術的必要性、氚的供應受限以及超導磁體的尺寸和成本。相比之下,TAE 反應堆以氫和硼為燃料。在氫硼聚變中,該過程僅產(chǎn)生三個氦核,即所謂的 α 粒子和 X 射線,其能量最終用于為渦輪機提供動力。例如,Commonwealth Fusion 正在構建一個托科馬克變體。
根據(jù) TAE 的說法,谷歌在計算人工智能和機器學習方面仍然是一個了不起的合作伙伴。谷歌的投資是在聯(lián)合創(chuàng)建的驗光師算法的成功之后進行的,該算法利用谷歌的機器學習來改進 TAE 研究堆的運行,從而顯著加快推進速度和最終性能。
盡管自20世紀50年代以來,科學家們一直在進行原子核聚變,但目前還沒有研究出如何能夠從聚變反應中產(chǎn)生比系統(tǒng)消耗的更多的能量。
TAE 表示,其第六代反應堆的主要目標是實現(xiàn)這一目標,這是一個實現(xiàn)“完美能源”的里程碑,目標是搶先于許多競爭對手,在2030年之前提供商業(yè)電力。
TAE 成立于1998年,擁有約400名員工,研究通過氫質(zhì)子與硼產(chǎn)生的核聚變反應來發(fā)電。雖然大多數(shù)科學家都認為將氫的同位素氘和氚結合起來是實現(xiàn)商業(yè)發(fā)電最可行的途徑,但TAE認為,如果這種方法取得成功,將提供更安全的能源來源。
地球上有豐富的氘、氚、氫和硼的潛在儲量,但氚具有輕度的放射性,硼則沒有,硼也很容易開采,而氚則是從鋰中提取出來,然后在聚變反應中再生。
TAE 的首席營銷官 Jim McNiel 對媒體表示:“能夠使用硼作為燃料有很多好處,我們認為這真的是一條通向‘完美能源’的道路?!?
可控核聚變確實是堪稱“能源終結解決方案”的理想能量之源:與原子分裂時的核裂變不同,核聚變反應不會產(chǎn)生大量的放射性廢物,能量釋放效率比傳統(tǒng)能源高數(shù)百萬倍,這使得所有開發(fā)過程都是一種安全的、無限量的無碳電力的潛在來源。核聚變企業(yè)都表示,一小杯這種燃料就可以為一棟房子提供數(shù)百年的電力。
但與此同時,這也是一個動輒需要十億、幾十億美元研發(fā)投入的新技術。目前多個國家正在研制自己的核聚變。