📲 🈯️ ⏸️ Tri Alpha等离子涡旋聚变反应堆 📭 💢 🙌🏼

如您所知，氘-tri混合物的热核反应即使在室温下也能继续进行，只是速度太慢而无法引起人们的兴趣。为实现工业能量释放（每立方米1-10兆瓦），有必要为温度为100-200百万度，密度为1 ... 2 * 10 ^ 20颗粒/立方米的等离子体限制创造条件。在大约这些参数的情况下，系统开始自我平衡（以托卡马克为单位）-将能量释放与泄漏和加热新燃料部分的成本进行比较。对于热核反应堆的所有开发人员来说，这些极高的数值是一个值得关注的领域，其成就是数十年来发展可控热核聚变（TCF）概念的任务。GDL

开放陷阱-聚变反应堆的众多概念之一。它与今天的故事有一个有趣的交集。来源。

正如我在托卡马克物理学教育计划中所写的那样，这种等离子体的主要问题是热量从其中泄漏出来。他们尝试通过两种方式解决此问题-通过创建大体积的磁阱（主要是ITER），其中在脉冲装置中外部和内部加热等于冷却，脉冲装置中被压缩为热核参数的等离子体剧烈燃烧，从而释放出足够的热核能那些凉爽的毫秒。但是，对于这种情况，与永久性磁阱中的等离子体相比，等离子体必须被加热甚至被压缩甚至更多（尽管短暂）。由于等离子的基本不稳定性，在这条道路上的进展甚至比托卡马克还要难过，等离子的基本不稳定性在被压缩时“滑出”压缩场并消散，从而失去了温度和密度。

例如，脉冲TCB的最高级选项之一是MagLIF。

为了沿这条路走下去，70年代的研究人员提请人们注意被称为FRC（场反向配置）的血浆涡流，其结构类似于烟草烟雾的环。

等离子体涡旋FRC，具有冻结的磁极场（蓝色），在纵向磁场中“自发”（绿色）。

事实证明，他们是稳定而长期的阵型。它们易于管理-加速，压缩，合并和分离。而且，它们具有极其重要的优势-他们自身冻结磁场的压力接近等离子压力，即该设计非常适合轻松实现高温和高压参数。现在，除了最简单的自收缩z收缩等离子体形成之外，它们还经常成为脉冲热核反应堆概念的客串...在压缩过程中，任何其他等离子体形成要么被不稳定破坏，要么被简单地分散在空间中，FRC承诺会带来切实的收益。

在许多反应堆中都可以找到FRC。例如，在洛斯阿拉莫斯国家实验室的等离子衬管实验中。

1997年，美国提出了碰撞束聚变反应堆（CBFR）的概念，这是一种脉冲电路，其中两个分散的FRC型等离子体涡流通过脉冲磁场在机器中心碰撞并压缩，从而形成具有足够密度和温度的等离子体以点燃热核反应。同时，FRC的使用保证了该等离子体在热核反应燃烧的条件下仍然能够生存，足以使分配的聚变能足以满足电厂的成本效益运行，包括运行CBFR本身的成本。当然，如果作者的概念和计算是完全正确的。

因此，在90年代，他们根据两个50兆瓦的脉冲电抗器CBFR绘制了100兆瓦的发电机。

CBFR: 2 FRC . .

基于这个概念，几家初创公司立即提出了CBFR的想法。 Helion Energy和Tri Aplha Energy在筹集资金方面更为成功。前者试图制造基于D + He3反应的反应堆，宣称其原型获得的温度为5 kV，电场为100 T，寿命为1 ms。它们的血浆密度未知，但是假设此类实验中每立方米经常有10 ^ 20个颗粒，那么D + T反应的收支平衡（不考虑安装成本）的盈亏平衡（能量输出等于加热和压缩的成本）要差100倍，并且比工作中的反应堆所需的寿命要差约50,000倍。但是，他们似乎已达到这些值的设备令人怀疑所要求的数字。

实验室安装Helion。

但是，他们的竞争对手Tri Alpha（由CBFR概念开发人员Norman Rostoker和Hendrik Monkhorst创立）都具有雄心勃勃的抱负-使用最复杂的p + B反应来生产热核能，并使用更大的反应堆来实施这些想法，并拥有150名员工。

在Tri Alpha反应堆原型控制室中。

所选反应的优势在于没有中子激活反应堆并将其转变为核物体，并且源源不限（不同于D + T反应用锂或He3 + D地面上实际上不存在He-3）。缺点是恶劣的等离子燃烧条件要多得多（60倍），并且存在伪伽马射线的大问题。

从概念上讲，TAE使用的是与Helion相同的反应堆，只有10倍以上。

安装的当前状态。可见中性粒子的脉冲喷射器（反应器周围的灰色桶状）。

加利福尼亚州的Tri Alpha已经筹集了超过1亿美元的投资（包括来自RUSNANO（！）的投资，因此A. Chubais是公司董事会成员之一，并且该公司在俄罗斯下达了设备订单），这使他们可以大量使用比实验室规模大。 “ C2”反应堆的23米原型机有点类似于开放式INP捕集阱（如第一张照片所示）-一条包裹在一组螺线管中的管道的边缘在FRC涡流中产生，并在中心加速至250 km / s。

在中央室C2内。

总的来说，这是一个相当先进的装置，使用钛吸气剂来产生超高真空，脉冲兆瓦级中性注射器（由新西伯利亚INP生产），可在反应堆中产生必要的离子密度分布，四极脉冲电极以对抗动力学的不稳定性以及许多用于诊断发生现象的物理方法的仪器。

安装C2中的一组诊断工具。

因此，该装置在复杂性和任务方面接近70年代后期的高级托卡马克，但是，与国家资助的大型（部分军事）科学相反，这些装置完全是私人的。

新西伯利亚脉冲中性喷油器特写。

2015年，Tri Alpha宣布，近年来，他们设法将血浆限制时间增加了10倍（最多5毫秒），该时间受到NBI系统脉冲长度的限制，现在他们看到了安装大规模“ C3”的明确途径，将于2017年完成。计划达到的温度足以达到D + T的收支平衡（理论上，因为该安装仅适用于氘，而无需使用tri），等离子体温度为1亿度（10 kev），保留时间为1秒。迄今为止，已经通过两个托卡马克实现了这一水平-欧洲JET和日本JT-60U，但是，这两个项目至少耗资10亿美元，并且是由多个州共同努力创建的

托卡马克JT-60SA拆卸时。有趣的是，与C2一样，左侧的灰色列也是中性束注入器。

进一步的TAE计划尚不清楚。该公司根本不喜欢宣传（甚至没有网站）。像开放式阱反应堆一样，未来计划通过直接转换来提取能量-减慢离子和电子的速度并使它们在特殊设备的两极短路。这种方法的效率，尤其是价格，比传统的热轮发电机转换器高出许多倍。有建议将此类机器用作航天器的喷气发动机（Wiverjet！）。到目前为止，可以说这是最有前途的概念之一，但是当今存在的有希望的热核反应堆概念的巨大墓地迫使这家初创公司受到了一定程度的怀疑。好吧，在短短几年内，我们要么看到热核能的诞生（我还将提醒您General Fusion），要么看到另一个有前途的初创公司的不光彩的日落。

Tri Alpha等离子涡旋聚变反应堆

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