英国Tokomak能源公司的研究人员正在建造一个聚变反应堆,它能将氢转变为绿色能源。
目前,科学家已经这座核聚变反应堆的温度提高至1500万摄氏度,他们的目标是将高能气体加热至1亿摄氏度,这种温度比太阳中心热七倍。
该核聚变反应堆有望在2030年之前并入电网发电。
英国核聚变反应堆2030年前入网供电
反应堆容器内部的高能等离子气体
核聚变是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核(或粒子)的一种核反应形式。在此过程中,物质没有守恒,因为有一部分正在聚变的原子核的物质被转化为光子(能量)。核聚变是给活跃的或“主序的”恒星提供能量的过程。
两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量,两个轻核在发生聚变时因它们都带正电荷而彼此排斥,然而两个能量足够高的核迎面相遇,它们就能相当紧密地聚集在一起,以致核力能够克服库仑斥力而发生核反应,这个反应叫做核聚变。
科学家们采用了托卡马克(Tokamak)进行核聚变发电,这种装置又称环磁机,是一种利用磁约束来实现磁约束聚变的环性容器。
托卡马克的中心是一个环形的真空室,外形有点像轮胎,外面缠绕了多组一定形态的线圈。真空室内充入一定气体,在热电子或者微波等预电离手段的作用下,产生少量离子,然后通过感应或者微波,中性束注入等方式,激发并维持一个强大的环形等离子体电流。这个等离子体电流与外面的线圈电流一起,产生一定的螺旋型磁场,将其中的等离子体约束住,并使其与外界尽可能地绝热。这样,等离子体才能被感应,利用中性束、离子回旋共振、电子回旋共振、低杂波等方式加热到上亿度的高温,以达到核聚变的目的。
英国牛津郡的核聚变反应堆
人类一旦实现核聚变发电,几乎可以提供无限清洁能源供应。它使用特殊形式的氢气作为燃料,一勺子液态氢燃料就可以产生与28吨煤一样多的能量,核聚变不会产生温室气体,唯一的废物是氦气。
Tokomak能源公司首席执行官乔纳森·卡林说:“我们正在朝着实现聚变能源方向迈出重要的一步,在私人企业的推动下,我们实现了1500万摄氏度的实验温度,这是托卡马克能源研究的又一个重大进步,它进一步验证了我们的方法。我们的目标是在2030年之前使聚变能成为商业现实。”
该公司将最新一代高温超导磁体(HTS)技术与托卡马克反应堆进行了结合。
2017年,Tokomak能源公司被国际能源署(IEA)选为融合领域三大领先创新公司之一。该公司已经筹集了超过3000万英镑的私人投资。