新型聚变反应堆设计有望实现前所未有的等离子体稳定性

2024-09-06 17:05  来源:中国核电网    核聚变

私营聚变能源公司 Novatron 凭借其创新技术在清洁能源领域取得了长足进步。


Novatron 的反应堆克服了聚变的稳定性和约束障碍。(代表性图像)

私营聚变能源公司 Novatron 凭借其创新技术在清洁能源领域取得了长足进步。

世界各地的研究人员和机构都在努力在地球上成功实现核聚变,即为太阳提供能量的过程。然而,实现受控和持续的聚变反应尚未实现。

正是在这样的背景下,Novatron 凭借其最近推出的突破性轴对称串联镜 (ATM) 技术突破了核聚变领域的界限。

该公司表示:“新型创新型 Novatron 反应堆设计为稳定等离子体约束提供了一种新解决方案,也是朝着聚变发电迈出的重要一步。”

磁镜概念

Novatron 的反应堆是基于磁镜机的概念建立的。

这些机器使用两个大磁铁将等离子燃料捕获在强磁场中,使它们像镜子房间里的球一样来回弹跳。

磁镜有几个吸引人的特点,包括成本低、容易加油、以及能够连续运行。

它们还实现了较高的“beta”,这意味着它们可以在相对较弱的磁场下产生较高的等离子体压力,从而更具成本效益。

然而,传统磁镜有两个主要缺点:容易不稳定(等离子体容易逃离陷阱)并且约束时间较差(无法长时间保持等离子体)。

稳定性和约束时间对于实现聚变都至关重要,因为等离子体需要足够热、足够密并且持续足够长的时间才能发生聚变反应。

平衡挑战

Novatron 通过开发 ATM 来应对这些挑战,ATM 是一种将磁镜与另一个称为“双圆锥尖”的概念相结合的新颖设计。

磁镜利用强磁场来限制等离子体,即发生聚变的过热物质。另一方面,双圆锥尖头可为等离子体提供稳定性。

通过整合这些概念,Novatron 的 ATM 实现了良好的限制和固有的稳定性,克服了困扰传统聚变方法的关键障碍。

Novatron强调说:“结果是超热等离子体力求在反应堆中心达到其固有的稳定平衡,从而形成一个可以连续运行的稳定过程。”

通过模拟验证

值得注意的是,该公司已经进行了广泛的计算机模拟来测试其技术。

该公司表示:“我们已经进行了广泛的计算机验证和压力测试模拟,以确认 Novatron 在现实条件下能够按预期运行。”

这些使用 WarpX 平台进行的模拟验证了 ATM 的稳定性,并证明了能量约束时间的显著改善。

该公司联合创始人兼董事长埃里克·奥登 (Erik Oden) 对《计算机周刊》表示: “我们的计算还表明,与传统磁镜机相比,我们的能量限制时间将提高 100 倍。”

规划路线

有趣的是,该公司计划分阶段实现完全商业化的核聚变发电。

该公司总结道:“Novatron 聚变概念将分四步开发,最终目标是设计出商业化的聚变发电厂,为电网提供电力。”

Novatron 的技术可以极大地推动世界各地的研究人员成功实现核聚变能。

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