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来自地球上移动速度最快的物体的清洁能源

发布时间:2021/10/2
  “你可能想捂住耳朵,”First Light Fusion 的一位高级工程师告诉我,当我们凝视着一堆看起来像美国宇航局控制室迷你版的屏幕时。我伸手去拿一些耳塞。
  警报器响起,计算机化的声音计算出一台非凡机器的电荷水平。
   
  它是由 First Light Fusion建造的,First Light Fusion是一家总部位于牛津的公司,试图在地球上重现为太阳提供动力的反应。
  充满电后不久,Machine 3发出巨大的轰鸣声,开关飞开,900万安培——相当于大约300次雷击——集中在一个指甲大小的区域。
  然后用电产生电磁力,将一个小铝盘加速到每秒20公里的速度,使其成为人类有史以来移动速度最快的物体之一。
  很难想象这种速度,但这么快的东西会在20多秒内从伦敦飞到巴黎。
  铝制圆盘并没有走多远——它已经通过真空发射到10毫米外的特殊目标。
  然而,目标的确切组成、比例和内部结构是最高机密。那是因为First Light花费了数年和数百万英镑来设计目标,使其坍塌,以便在巨大的压力和热量下粉碎一个小燃料气泡。
  为什么?因为在足够的压力下,您可以将燃料(氢的同位素,称为氘和氚)融合成氦。
  在这个称为聚变的过程中,会产生称为中子的快速移动粒子,它们的能量可以被捕获,这是关键部分,转化为热量,可用于发电。
  如果所有的化学和物理有点令人困惑,那么别担心,重要的是,以这种方式生产能源将是工业的一个巨大突破。
  聚变只需要相对少量的燃料。聚变也不产生任何温室气体,最终产生的放射性废物很少,这使得当前的核反应堆如此不受欢迎。
  “就文明的意义而言,这将与从木材到化石燃料一样重要……或者你可以说从化石燃料到可再生能源。这是一种新的、无限的能源,”尼古拉斯霍克说,First Light 的联合创始人及其首席执行官。
  在10月31日在格拉斯哥开始的COP26气候会议之前,人们对这种潜在的清洁能源的兴趣增加了。
  然而,聚变的缺点是,由于需要高温和高压,它很难维持和控制。
  Hawker 先生认为 First Light 非常接近于在Machine 3中实现融合。但出于科学家通常的谨慎态度,Hawker 先生不想准确预测何时会发生这种情况,而是希望仔细检查任何结果。
  虽然这将是一项令人印象深刻的成就,但在First Light建造一个工作反应堆之前至少需要十年的时间,该反应堆可以保持该过程继续进行,并捕获热量以制造能量。
  但霍克先生相信他的团队能够做到这一点。“这不是幻想,”他告诉我。
  “我真的认为我们拥有最畅通、最可扩展的技术,可以以最低的风险、最低的成本构建,这就是它的意义所在。”
  一旦他们目前的机器展示了融合,下一步将是建造一台可以产生比使用更多能量的机器——所谓的“增益”。
  这将需要一台更强大的机器,可以产生更高的速度,可能高达每秒 50 公里。
  十年来,他们希望能够运行,同时规划他们的第一个反应堆,他们希望在 2030 年代准备好进行测试。
  霍克先生承认,虽然存在工程挑战:尤其是,在更远的距离上发射高速射弹并仍能击中目标。
  “我们不知道这是否是一个大难题,但这是最困难的工程挑战。以所需的重复率准确发射弹丸。这对我们来说是最大的工程挑战,”他说。
  他还在与数十家其他公司竞争,这些公司正在开发自己的技术以使聚变发挥作用。
  在英国,托卡马克能源公司的进步引起了人们的注意。它不是发射弹丸来为聚变创造条件,而是将燃料加热到极端温度,然后在称为托卡马克的装置中用强大的磁场捕获产生的等离子体。
  Arthur Turrell拥有等离子体物理学博士学位,并且是“The Star Builders”一书的作者,该书讲述了聚变工作的努力。
  Turrell钦佩First Light和Tokamak Energy等私营公司所做的工作,但指出他们并不是该领域最先进的公司。
  “聚变公司正在做一些非常有趣的事情,他们正在追赶公共实验室十年来取得的进步。但他们都还没有达到公共实验室所达到的条件。这并不意味着它不会”不会发生。但他们还没有到那里,”他说。
  这张NIF“大脚”氘氚(DT)内爆的彩色图像拍摄于2016年2月7日。
  例如,在8月,加利福尼亚州的国家点火装置 (NIF)通过引发聚变反应取得了重大突破,该反应产生了使反应首先进行所需的 70% 的能量。
  NIF 将强大的激光束聚焦在燃料颗粒上,为聚变创造条件,特雷尔先生认为,他们从反应中获得的能量比投入的能量多,这只是时间问题。
  霍克先生说,虽然大型公共资助的核聚变项目处于领先地位,但就目前而言,为了解决如此棘手的问题,让多个参与者开发自己的技术是有道理的。
  “我们不知道最终什么对商业化有用。所以人们探索了许多不同的选择,[意味着]我们有更好的机会找到有效的东西。”苏格兰不需要的风力涡轮机可以变成游乐场吗?