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远距离核聚变

图片来源:theverge.com
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高级顾问, 微型智能电网"实验室

专业经验:Microgrid Labs, Inc.顾问:2014年至今开发产品计划,项目概念和初步设计,进行行业调查和开发…

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  • 2021年1月12日
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本文是《行业状况》2021年特刊的一部分,点击这里了解更多

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目前有两个实验旨在在未来几年内达到“收支平衡”的聚变,但这意味着该实验将向内部或核心过程注入大量能量,这些能量以高能中子的形式出现。忘掉核心之外的能量转换效率吧——尽管注入了大量电能,但这些初始设施不会产生电能。

这两个项目之一,国际热核实验反应堆(ITER)位于法国圣保罗-莱斯-杜兰斯。另一个,国家点火设施(NIF)就在我的家乡加州利弗莫尔。

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这篇文章是对前者的简要回顾,对后者的更彻底的回顾,包括它遥远的过去和遥远的未来。

讨论
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马特·切斯特 2021年1月12日

很高兴看到对重要的潜在登月计划的资助,这可能真的会改变游戏规则——这就是这些政府项目存在的原因!

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约翰·本森 2021年1月12日

谢谢你的评论,马特。

做好基础科学工作可以在未来产生各种各样的产品,而不仅仅是在遥远的未来。

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鲍勃Meinetz 2021年1月12日

约翰,供你参考,11月1日,NIF实现了净能源产量。一位同事说:

11月1日的射击产生了99千焦的能量,这是一项新的记录。初步分析认为它的q-alpha值为1.2,这将使它成为燃烧的等离子体。”

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约翰·本森 2021年1月13日

嗨,鲍勃,谢谢你提供的信息。

最让我印象深刻的是LIFE——他们已经开始开发一条可行的商业化道路,包括关注经济。

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鲍勃Meinetz 2021年1月13日

NIF
NIF是一个了不起的设施。192个激光可以向铅笔橡皮擦大小的目标提供0.6千瓦时的能量。

".6千瓦时?’,有人可能会说。“我为这么多能源支付了PG&E 12美分。纳税人为这该死的东西付了多少钱?!”

但重要的不是它们传递了多少能量,而是传递的速度有多快。这种脉冲持续十亿分之一秒,需要2.15千瓦时(2150,000,000,000,000瓦)的功率,大约是美国所有核电站输出能力总和的3倍。

虽然NIF的研究更适用于当今热核武器的设计,但这一切都增加了推动聚变能研究向前发展的集体研究池。最难的部分是控制——维持一个比太阳表面热的微小反应超过十亿分之一秒。

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约翰·本森 2021年1月14日

LLNL建议他们的第一个商业设计(LIFE Gen 3设计)的日期是2040年,我相信这是现实的,假设他们继续获得所需的资金。尽管LIFE项目对国防部(及其深度项目)的兴趣较小,但希望整个项目(LIFE、NIF和武器管理/开发)将从更具成本效益的流程中受益,因此国防部将与能源部合作支持LIFE项目。

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Audra Drazga 2021年1月26日

约翰,核能似乎被排除在大多数清洁能源议程之外。你认为这项新技术会为重新使用核能铺平道路吗?

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约翰·本森 2021年1月26日

是的,但在2040年左右。

迄今为止,LLNL已经取得了显著的进展。与核聚变相比,它的主要优势是核废料非常少。此外,假设发生D-T反应,氘是相当丰富的,聚变反应堆在氚(从锂)上繁殖它。

太阳能和风能在一些利基市场上也存在竞争问题(比如在极北地区)。在这里开始商业化将使他们的技术进一步降低成本,并可能更接近主流。

关于核裂变,NuScale继续在几个方面取得进展(可能是未来的一篇文章)。它看起来还能在短期内占据几个利基市场。

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约翰·本森 2022年12月13日

请注意下面链接的文章,其中劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火设施(NIF)产生了理论上的净能量增益。我所说的“理论”指的是,这并不包括(例如)激光或任何其他系统在这一过程中的低效率,只是光能量输入与中子能量输出。然而,这仍然是一项重大成就。

本文第3节详细介绍了NIF。我还描述了NIF之后的下一步计划——建造一个功能齐全的聚变动力反应堆。

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马特·切斯特 2022年12月13日

谢谢分享,约翰!有很多关于核聚变的头条新闻会让人兴奋,但我们似乎也需要降低对这意味着什么的期望。我所看到的最好的描述是,这一突破对物理学家来说是一个巨大的消息,但能源专业人士仍然应该保持长期的观点,这一突破可能还需要几十年才能商业化。这是关键的一步,但仍有更多的工作要做!

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约翰·本森 2022年12月14日

嗨,马特:

不到一小时前,我在报纸上发布了我今早告诉你们的最新消息。

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谢谢约翰的来信!
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