澳大利亞通過激光觸發(fā)氫和硼的核聚變反應(yīng)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)

3月16日消息，澳大利亞科學(xué)家今年2月宣布了通過激光驅(qū)動核反應(yīng)堆獲得聚變能的驚人技術(shù)。從新南威爾士大學(xué)分離出來的初創(chuàng)公司HB11，本月已經(jīng)在美國、中國和日本相繼成功申請并獲得了專利。該公司稱，該技術(shù)與早期方法不同而且完全安全。這種技術(shù)據(jù)稱不需要放射性燃料，它使用激光來觸發(fā)氫和硼的核聚變反應(yīng)。

新南威爾士大學(xué)悉尼榮譽(yù)教授海因里?！せ衾_發(fā)了該項(xiàng)技術(shù)?；衾淌诒硎綡B11能源公司的概念與其他實(shí)驗(yàn)性融合項(xiàng)目截然不同。這是他在新南威爾士州大學(xué)對激光-磞聚變方法進(jìn)行了40多年研究后獲得的開創(chuàng)性成果。

目前多個國家授予的專利意味著HB11能源公司的技術(shù)獲得初步認(rèn)可，下一步該公司即將進(jìn)入募資階段，籌建澳大利亞第一個商業(yè)聚變能源公司，也是世界上唯一一個專注于使用激光進(jìn)行安全的氫硼反應(yīng)技術(shù)的公司。

大多數(shù)聚變研究組采用的首選聚變方法是將氘氚燃料加熱到遠(yuǎn)高于太陽溫度的水平，大約接近1500萬攝氏度。HB11的氫-硼聚變方法并不會對燃料加熱，而是使用兩個強(qiáng)大的激光器實(shí)現(xiàn)的，通過激光脈沖施加精確的非線性力將原子核核壓縮在一起。它可以使氫加速到與硼發(fā)生碰撞的程度從而開始反應(yīng)。

HB11能源公司總經(jīng)理沃倫麥肯齊博士解釋說，您可以說我們正在將氫用作飛鏢，并希望擊中硼，如果擊中硼，我們就可以開始聚變反應(yīng)。HB11的方法比使用熱量接近聚變的設(shè)計(jì)“更精確”，因?yàn)樵谀切┓磻?yīng)堆中，所有東西都被加熱了目的是發(fā)生碰撞。當(dāng)幸運(yùn)的氫與硼粒子融合時，反應(yīng)會釋放出氦原子，氦原子缺少電子意味著它們帶正電。這個裝置收集的就是這種電荷。

霍拉的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)看上去很簡單：一個很大程度上的空金屬球體，中心放置一個中等大小的HB11燃料芯塊，兩個激光器的不同側(cè)面都有小孔。一束激光為等離子體建立磁場，另一束激光觸發(fā)了“雪崩”聚變連鎖反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生的α粒子會產(chǎn)生電流，幾乎可以直接導(dǎo)入現(xiàn)有的電網(wǎng)，而不需要熱交換器或蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)。

其他大多數(shù)能源生產(chǎn)，如煤炭、天然氣和核能，是依靠加熱液體來驅(qū)動渦輪機(jī)的。相比之下，霍拉教授解釋說，氫硼聚變產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化為電能，使得更小、更簡單的發(fā)電機(jī)成為可能?；衾淌诒硎荆鍧嵑徒^對安全的反應(yīng)堆可以放置在人口密集的地區(qū)，而且不會存在像核裂變反應(yīng)堆那樣發(fā)生災(zāi)難性熔毀的可能性。

HB11能源公司的氫硼聚變所需的雙激光技術(shù)最近才得以實(shí)現(xiàn)，這要?dú)w功于獲得2018年諾貝爾物理學(xué)獎的激光技術(shù)的進(jìn)步。2018年，三位科學(xué)家憑借數(shù)十年來的old脈沖激光技術(shù)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，其中包括自瑪麗·居里夫人之后的首位女性獲獎?wù)摺?/p>

HB11能源公司總經(jīng)理沃倫麥肯齊博士表示，通過實(shí)驗(yàn)和模擬測量激光引發(fā)的鏈反應(yīng)，在熱平衡條件下可產(chǎn)生比預(yù)期高出十億倍的反應(yīng)速率。他表示，該公司實(shí)現(xiàn)“凈能量增益”目標(biāo)的可能性大大高于其他公司。

麥肯齊博士說：“HB11能源公司的方法可能是到2050年實(shí)現(xiàn)極低碳排放的唯一途徑。由于我們沒有試圖將燃料加熱到不可思議的高溫，我們巧妙規(guī)避了半個多世紀(jì)以來阻礙聚變能發(fā)展的所有科學(xué)挑戰(zhàn)，這意味著我們的開發(fā)路線圖將比其他任何聚變方式都要快得多，也便宜得多”。

事實(shí)上在核能發(fā)展中，沒有哪項(xiàng)研究是快速商用的。但是如果這個反應(yīng)堆真地按照科學(xué)家所說的那樣工作，它可能會改變一切。

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