核聚变有时被称为清洁能源的圣杯,因为它有潜力提供几乎无限的无排放能源,而不会产生由核裂变产生的破坏性、持久的放射性废物。
核裂变是传统核电站通过将一个较大的原子分裂成两个较小的原子来产生能量的方法,从而释放能量。核聚变逆转了这个过程,当两个更大的原子碰撞产生一个更大的原子时产生能量。
TAE Technologies是 1998 年成立于加州大学欧文分校的私人控股子公司,拥有专有的聚变方法,利用一种产生和限制等离子体并在更高温度下运行的机制来实现比其他尝试的技术具有更高稳定性和安全性的聚变利用为太阳提供能量的过程。
TAE Technologies 宣布已获得战略和机构投资,以资助其下一个研究反应堆哥白尼的建设,此前该反应堆的温度已超过 7500 万摄氏度,并展示了其最先进的等离子体实时控制无与伦比聚变研究堆诺曼。
雪佛龙、谷歌、Reimagined Ventures、美洲住友商事和 TIFF 投资管理公司是该公司最近的投资者,还有一家位于美国西海岸的大型共同基金经理和一家大型美国养老基金。
聚变能
TAE 的第五代反应堆 Norman 于 2017 年启动,旨在将等离子体维持在 3000 万摄氏度。经过五年的实验以最大限度地发挥诺曼的能力,该机器已被证明能够在超过 7500 万摄氏度的温度下保持稳定的等离子体,比最初的目标高出 250%。
利用地球聚变产生的电力取决于在足够高的温度下维持等离子体一段较长的时间。这被 TAE 称为“足够热足够长”的标准。就反应堆性能而言,“足够热”意味着达到至少 1 亿摄氏度的温度,这在今天很容易做到。等离子是一种敏感材料,必须将其与可能导致其降解或冷却的情况隔离开来。然而,维持这种高温环境非常困难。目标是充分限制这种等离子体,使其能够以比聚变过程产生的能量更少的能量维持。这使得净能量能够释放到电网。在过去的 50 年里,
TAE 的想法源于克服传统托科马克反应堆带来的挑战的愿望,包括氘氚处理技术的必要性、氚的供应受限以及超导磁体的尺寸和成本。相比之下,TAE 反应堆以氢和硼为燃料。在氢硼聚变中,该过程仅产生三个氦核,即所谓的 α 粒子和 X 射线,其能量最终用于为涡轮机提供动力。例如,Commonwealth Fusion 正在构建一个托科马克变体。
根据 TAE 的说法,谷歌在计算人工智能和机器学习方面仍然是一个了不起的合作伙伴。谷歌的投资是在联合创建的验光师算法的成功之后进行的,该算法利用谷歌的机器学习来改进 TAE 研究堆的运行,从而显着加快推进速度和最终性能。
尽管自20世纪50年代以来,科学家们一直在进行原子核聚变,但目前还没有研究出如何能够从聚变反应中产生比系统消耗的更多的能量。
TAE 表示,其第六代反应堆的主要目标是实现这一目标,这是一个实现“完美能源”的里程碑,目标是抢先于许多竞争对手,在2030年之前提供商业电力。
TAE 成立于1998年,拥有约400名员工,研究通过氢质子与硼产生的核聚变反应来发电。虽然大多数科学家都认为将氢的同位素氘和氚结合起来是实现商业发电最可行的途径,但TAE认为,如果这种方法取得成功,将提供更安全的能源来源。
地球上有丰富的氘、氚、氢和硼的潜在储量,但氚具有轻度的放射性,硼则没有,硼也很容易开采,而氚则是从锂中提取出来,然后在聚变反应中再生。
TAE 的首席营销官 Jim McNiel 对媒体表示:“能够使用硼作为燃料有很多好处,我们认为这真的是一条通向‘完美能源’的道路。”
可控核聚变确实是堪称“能源终结解决方案”的理想能量之源:与原子分裂时的核裂变不同,核聚变反应不会产生大量的放射性废物,能量释放效率比传统能源高数百万倍,这使得所有开发过程都是一种安全的、无限量的无碳电力的潜在来源。核聚变企业都表示,一小杯这种燃料就可以为一栋房子提供数百年的电力。
但与此同时,这也是一个动辄需要十亿、几十亿美元研发投入的新技术。目前多个国家正在研制自己的核聚变。