淨能量雷射聚變法正邁向商業化
Xcimer 公司已從投資者和美國能源部籌集了超過1 億美元的資金用於開發一種高能量雷射系統,該系統將用於實際的核融合發電廠。 75 年來,科學家和工程師一直在追求利用核融合能作為實用電源的夢想。雖然已經取得了令人矚目的成就,但這個目標仍然遙不可及。然而,為人類提供所需或所想的一切清潔能源的前景實在太誘人了。
勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室的NIF目標室
核融合動力的主要競爭者是託卡馬克,它使用甜甜圈狀的磁場將氫等離子體擠壓和加熱到巨大的壓力和溫度,其壓力和溫度是太陽中心溫度的數倍。要實現核融合相對容易,任何氫彈或實驗室工作台都能做到。最棘手的是實現核融合,同時輸出的能量大於輸入的能量,這就是所謂的聚變點火。
Xcimer 點火室
勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的國家點火裝置(NIF)於2022 年12 月5 日首次實現了這一目標。這包括將大量雷射集中在一個由氘和氚組成的小冷凍顆粒上。這些組合光束的突然爆炸導緻小球內爆並引發聚變反應,產生的能量超過了產生聚變反應所需的能量。迄今為止,NIF 產生的核融合能量是點燃燃料的雷射能量的2.5 倍。
起初,這似乎是一個巨大的突破,在許多方面也的確如此。遺憾的是,LLNL 的裝置主要是為純研究而設計的。它唯一的實際應用是進行核融合實驗,以確保美國核彈頭的安全性和可靠性。它並不是作為實現實用核融合發電廠的途徑而設計的。
這就是Xcimer Energy 的用武之地。自2022 年以來,這家總部位於丹佛的公司一直致力於將雷射聚變概念轉化為實用的動力來源。目標是生產出一種新型氪氟化物雷射裝置,它產生的雷射能量比NIF 高10 倍,效率高10 倍,每焦耳成本低30 倍以上。
Xcimer 裝置採用的技術最初是在20 世紀80 年代為美國戰略防禦計劃(綽號”星球大戰計劃”)開發的,它將使用一個激光系統,產生超過10 兆焦耳的能量。這將集中在較大的氘/氚顆粒上,這些顆粒更容易製造和處理,在點燃時能產生更大的能量。
如果不加以利用,產生的能量就毫無用處,因此聚變室中流淌著熔融的鋰鹽,這不僅是為了保護聚變室壁不受中子的影響,從而減少維護,也是為了吸收能量並將其帶走,以產生電能。
其原理是,雷射站在164 英尺(50 公尺)的距離上,透過兩個小孔將光束聚焦到目標彈丸上。該系統的設計目的是只點燃少量燃料,從而產生點燃其餘燃料所需的能量,就像火柴點燃紙張一樣。這樣做更有效、更經濟。
Xcimer 董事會成員 Mark Cupta(Mark Cupta)說:「核融合對人類的益處從未如此清晰,也從未如此必要。Xcimer已經開發出一種改變遊戲規則的慣性核融合方法,並組建了由業內最聰明的人才組成的團隊來執行這一方法。