神秘公司突破反应堆极限

核聚变反应堆“反向场配置”:一种由自身磁场组合而成的环形等离子体。

资料来源:托卡马克/知识共享

在洛杉矶南部的一个郊区工业园区，研究人员朝着控制核聚变迈出了重要的一步，核聚变是一种提供丰富、廉价和清洁能源的过程。一家名为Sanalpha Energy的私人投资公司已经制造出一种机器，它可以形成大量的超热气体(大约1000万摄氏度)，并保持稳定5毫秒而不衰减。这可能看起来像是一眨眼的功夫，但它比使用这种技术的其他研究要长得多，而且这是第一次有可能保持气体处于稳定状态。

斯坦福大学的粒子物理学家、三阿尔法咨询委员会成员伯顿·里克特说，如果公司的研究人员能够将技术升级到更长的时间和更高的温度，他们将达到这样一个阶段:气体中的原子核经历足以将它们融合在一起的强烈碰撞，从而释放能量。

“除非你学会控制和驯服热气，否则它永远不会有任何效果。他们似乎找到了驯服它的方法。”竞争对手、圣地亚哥能源/材料转换公司(一家核聚变初创公司)的负责人宰扬·帕克说，“下一个问题是，你能在多大程度上限制气体的热量。我以最大的善意推测他们，并希望在未来两三年内观察他们的行动。”

尽管其他初创公司也在尝试使用类似的方法来实现核聚变，但这一领域的主要工作仍是*资助的大型项目，如耗资200亿美元、由一个国际合作小组在法国建造的国际热核试验反应堆(ITER)，以及耗资40亿美元、位于加利福尼亚州利弗莫尔的美国能源部国家点火设施。然而，不断上涨的成本和此类项目的复杂性让许多人怀疑，他们能否建造出以可承受的成本生产能源的发电厂。

三阿尔法和类似的努力已经采取了不同的方法，预计将创造更简单和更便宜的机器，可以更快地开发。重要的是，与大多数其他核聚变反应堆相比，三重阿尔法机可以使用不同的燃料。这种燃料是氢和硼的混合物，相对难以反应，但三阿尔法的研究人员表示，它避免了传统核聚变电厂可能面临的许多问题。"他们已经到了这个阶段，因为人们坚信氢硼反应堆是可以运行的."康奈尔大学等离子体物理学家兼萨纳法顾问大卫·哈默说。

然而，普林斯顿大学的等离子体物理学家乔恩·梅纳德(Jon Menard)并未参与该项目，他表示，燃烧氢硼燃料需要超过30亿摄氏度的超高温，这将“非常具有挑战性”。在他看来，很难预测气体在高温下的行为。"我有点担心他们的模拟实验落后于经验."梅纳德说，但是这种方法“值得进一步研究”

像其他核聚变技术一样，三重阿尔法装置被设计用来捕获气体，但是它太热了，原子被剥离了电子，产生了电子和离子的混合物，称为等离子体。如果离子在力的作用下相互碰撞，它们会融合，从而将部分质量转化为能量。然而，这需要至少1亿摄氏度的高温，足以熔化任何容器。因此，反应堆设计者面临的第一个挑战是如何在不接触等离子体的情况下捕获它们。像NIF这样的设备可以快速内爆等离子体，从而依靠内部惯性维持足够长的时间来产生核聚变反应。相比之下，ITER在一个叫做托卡马克的环形室中使用强磁场来稳定等离子体。一部分磁场是由复杂的超导磁体网络提供的，而另一部分磁场是由等离子体本身提供的，等离子体像电流一样在环周围流动。

三个阿尔法机也可以产生圆形等离子体，但是粒子流会产生将等离子体结合在一起的所有磁场。这种方法被称为逆场配置(FRC)，自20世纪60年代以来就已为人所知。然而，尽管进行了几十年的研究，科学家们只能在等离子体扩散或融化前维持其质量约0.3毫秒。1997年，加拿大出生的物理学家、加州大学欧文分校的诺曼·罗斯托克和他的同事提出了一种新方法。第二年，他们成立了萨纳法公司，目前位于一个不起眼的无标记的厂房内。自台式设备建造以来，该公司截至去年已有150名员工，目前正致力于研发C-2，这是一种23米长的管子，周围环绕着磁铁，密密麻麻地塞满了控制设备、诊断仪器和粒子束发生器。这台机器将形成两个环形等离子体——每端一个，并以接近100万公里每小时的速度向中间发射。在中心，它们融合形成更大的FRC，并将动能转化为热能。

该公司的一位不愿透露姓名的投资者表示:“这是我们开始投资以来的第一次突破，感觉就像石头开始从山上滚下来，而不是向上推。”(宗华)

中国科学新闻(2015-09-02第三版国际版)

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