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更新:洛克希德公司新型融合机背后的老秘密是什么?

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昨天,国防公司洛克希德马丁派出技术怪才进入狂热时,它揭示了一个小团队一直在该公司的秘密臭鼬工厂在加利福尼亚州棕榈谷工作的“紧凑型核聚变反应堆”(CFR)的几个小细节。该公司表示,其用于限制聚变所需的超热电离气体或等离子体的创新方法意味着它可以制造工作反应堆的1/10,如法国正在建设的国际ITER聚变项目。

能够建造这样一个小型且价格便宜的反应堆将是世界变化的 - ITER将花费至少200亿美元来建造,并且只会证明原理,不会产生任何电力。但几乎没有真正的信息,没有人愿意说洛克希德的方法将引发一场革命。 “你无法从中得出任何结论,”英国阿宾登卡姆汉姆融合能源中心主任史蒂芬考利说。“如果不是洛克希德马丁公司,你会说这可能是一堆疯子。”

洛克希德团队预测,它将需要5年来证明新反应堆的概念。之后,他们估计还需要5年的时间才能建立一个能够产生100兆瓦(MW)电力的原型,这对于一个小城市来说足够了,并且可以放在卡车的后面。洛克希德网站上的视频网页甚至谈到了使用CFR为船舶和飞机供电。

洛克希德公司的声明几乎没有透露反应堆的性质。 “航空周刊”昨天接受了采访团队负责人Thomas McGuire的最详细的报道。

融合试图通过让轻核(通常是氢的同位素)融合在一起形成氦来释放原子核内部的能量。问题是核子都带正电,所以彼此排斥。为了使它们足够接近以将其融合,有必要将等离子体(核和电子的气体)加热到超过1亿摄氏度,以便核在相互碰撞时以足够高的速度行进以融合。构建聚变反应堆的挑战是限制等离子体,使其不接触其容器的侧面,因为它的温度会熔化任何金属。大多数反应堆如ITER等托卡马克都使用强大的磁场进行封闭。

来自洛克希德CFR的照片,它显示了与被称为尖点几何的磁性构造的相似性,也许被称为“栅栏”。这些图像显示了一系列排成一排的环形电磁体,如帘幕环在铁路上。如果它是一个栅栏,那么等离子体将沿着环中间的轴线被限制,并且电磁体产生一系列向中心等离子体凸出的一系列磁场 - 一系列尖。这样做的效果是,如果轴附近的带电粒子向外移动,它将开始经历一个将其推回的磁场。开始时温和,但颗粒离轴越远,它越向后推向中心。这使得受限等离子体不易陷入困扰其他类型融合遏制的不稳定性。

Cusp几何图形最初是由纽约大学的Harold Grad在20世纪50年代提出的,但由于实验表明这些机器会漏气,所以被放弃:粒子可能通过一个电磁体和下一个电磁体之间的间隙逃脱。一些尖端的想法已经在更新的设备中得到恢复,例如Polywell,它创建了3D而不是线性尖端几何。根据航空周刊报道,CFR将在其电磁体中使用超导体 - 1950年代研究人员无法获得这种超导体 - 这将提供更强的磁场,从而改善封闭性。洛克希德公司的声明指的是结合几种禁闭方法的最佳部分。 Cowley认为他们也可能使用一种称为场反转配置(FRC)的技术,在该技术中,等离子体中引起螺旋磁场,使其局限于自身。 FRCs的历史可追溯到20世纪50年代末和60年代,但往往非常短暂,持续时间仅为毫秒级。 “他们可能试图在栅栏内制造FRC,”Cowley推测。

* 10月17日上午10点53分更新: 10月9日提交的三项美国专利申请 由McGuire透露更多关于反应堆的细节。它似乎是某种尖端几何设备,但比栅栏更复杂。它也似乎在两端都有一个称为磁镜的结构。这充当了阻止微粒沿装置轴线逸出的磁性插头。

科学家已经指出该设备的一个潜在问题是与反应容器内的超导体制成的电磁线圈相似。如果它们处于工作聚变反应堆中的那个位置,那么超导体将被作为聚变反应产物的高能中子破坏。虽然麻省理工学院的研究人员相信这可能会降低到77厘米,但其他使用高温超导体的设计具有超过一米的屏蔽以保护磁体免于中子。即使有可能将其降低到70厘米,并将这种屏蔽加入到洛克希德公司目前的设计中,研究人员表示,它将使设备达到18米,而不是公司声称的7米。

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