近日，美國(guó)TAE科技公司(TAE Technologies, Inc.)的核聚變研究團(tuán)隊(duì)與加州大學(xué)同事攜手，成功開發(fā)出一種新型核聚變技術(shù)，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然通訊》(Nature Communications)雜志。該公司聲稱，該技術(shù)產(chǎn)生的功率是其他設(shè)計(jì)的100倍，運(yùn)行成本卻僅為其他設(shè)計(jì)的一半。
機(jī)器配置演變：采用純中性束注入場(chǎng)反轉(zhuǎn)配置 (FRC) 生成的 Norm 配置(上)和采用 θ 箍縮 FRC 形成管的 Norman 配置(下)。圖片來源： 《自然通訊》 (2025)
過去幾十年間，全球科學(xué)家始終致力于探索利用聚變反應(yīng)堆發(fā)電的途徑。盡管近年來取得了一定進(jìn)展，但受限于效率低下和成本高昂，利用聚變反應(yīng)發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)電可能仍需數(shù)年時(shí)間。此次加州研究團(tuán)隊(duì)宣稱，在解決效率與成本這兩大難題上取得了重大突破。
研究團(tuán)隊(duì)的工作聚焦于改進(jìn)場(chǎng)反轉(zhuǎn)配置(FRC)這一磁約束技術(shù)。研究人員指出，實(shí)現(xiàn)聚變反應(yīng)首先要產(chǎn)生等離子體，且等離子體必須得到有效控制。由于等離子體溫度極高，難以直接控制，只能借助磁場(chǎng)將其固定在適當(dāng)位置。
目前，相關(guān)研究主要利用傳統(tǒng)技術(shù)在等離子體產(chǎn)生區(qū)域周圍生成磁場(chǎng)，但這些技術(shù)會(huì)消耗大量電力。FRC的工作原理是自行產(chǎn)生磁場(chǎng)來容納等離子體，而非依賴外殼。然而，此前建造FRC的嘗試未能達(dá)到預(yù)期效果。
在此次新研究中，團(tuán)隊(duì)宣稱已解決了FRC技術(shù)先前遇到的問題，有望使核聚變反應(yīng)堆實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。一旦成功，這種反應(yīng)堆的發(fā)電量將達(dá)到托卡馬克等其他反應(yīng)堆的100倍。
研究人員還提到，新技術(shù)提高了使用氫硼作為反應(yīng)堆燃料的可能性。他們聲稱，氫硼燃料相較于其他研究中使用的燃料更為安全、清潔。此外，由于FRC大幅減少了對(duì)外部磁鐵的需求，反應(yīng)堆的運(yùn)行成本可顯著降低。
TAE團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步表示，他們的設(shè)計(jì)相較于其他設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，建造難度和成本也更低。團(tuán)隊(duì)將此項(xiàng)設(shè)計(jì)命名為“Norm”，以紀(jì)念此前在名為“Norman”的設(shè)備中嘗試使用類似技術(shù)的嘗試。此次新型核聚變技術(shù)的開發(fā)，為核聚變商業(yè)化發(fā)電帶來了新的希望。
