🦑 🖕🏼 🎈 一分钱的清洁能源 🧒🏼 👨🏼‍🌾 🅾️

核电站何时出现？科学家通常会说“在20年内我们将解决所有基本问题”之类的话。核工业的工程师谈论21世纪下半叶。政客们谈论一分钱一分钱的清洁能源之海，而不用为约会而烦恼。经济学家说永远不会。

Yavlinsky是世界上第一个T-1托卡马克Artsimovich的创造者，他还承诺在20年内建成发电厂。

人们倾向于通过经验推断来做出预测。在尝试建立商业性热核电厂的过程中，经验是负面的-60年的努力已取得了成功的一半-有些事情，但这显然不是每天都能用来发电的事情。直觉说，如果60年来我们还没有克服这堵墙，那么在将来，就不会有什么好消息。

并且徒劳。因为技术和知识的数量在不断增长，包括有关血浆及其保留的知识。在某个时候，我们的知识就足够了，因此在技术开发的常规和常规投资过程中，如果没有特殊的成就，热核能将成为可能。

例如，这里是在Tri Alpha Energy C-2U安装上进行工作的常规示例

今天，这种“可能”的心理障碍正在逐步形成。热核反应堆的开发人员经常面临来自等离子体物理学领域的不可预测性，高估计值和新的令人不快的事实。通常，处理这些事实的方法使该概念陷入经济僵局，最初在一台简单的机器上拧上了几十个工程奇迹，而最终的安装本身成为一种创纪录的解决方案，其中没有“易用性”，“可靠性”，“便宜。”

豪华新的海报与深度的切割ITER提示蛀虫问题的热核装置的复杂性。

在这种背景下，很难承担起解决未来仍然未知的问题的责任，并且假设即使物理和工程学首先开绿灯，也可以建造热核反应堆。如果随着反应堆的增长而出现令人不愉快的新型不稳定性，该怎么办？如果昨天的巧妙工程的经济性发现可以使反应堆的高度低于基座，该怎么办？如果将运行时间从10秒增加到31000000秒的热核反应堆的材料无法承受怎么办？

欧洲的官方计划，即使是非常乐观的形式，也有望在2050年实现热核电厂的原型。有人会更早执行此操作吗？

今天，在心理上最接近热核电厂的建设是加利福尼亚公司Tri Alpha Energy（TAE）。这是一个由150人组成的团队，其中许多杰出的等离子物理学家处于每2至3年必须证明其向商业热核电厂迁移的总体概况中取得新成就的条件。实际上，他为等离子物理学领域的发现制定了计划。这种压力的另一面是疯狂转换科学家的想法的步伐-与新的大学和学术机构相比，它的大型实验装置Tri Alpha可以在新想法出现后一个月内轻松升级。

来自TAE的一个有趣的视频是恢复C-2U安装中的等离子体所发生的图像。请注意左上角的计时器-很明显，保持等离子而不会衰减8000微秒（当前记录）相当长的时间。

TAE反应堆的基本思想是使用等离子涡流（称为FRC-场反转配置），这种涡流具有自约束特性和其他优势，在中性束注入器的帮助下保持其稳定性非常新鲜-从90年代中期开始。这比托卡马克，恒星器或经典的开放式陷阱的想法要新。 FRC具有一组相当不寻常的特性，这使得在这种反应器中方便地使用热核反应H ¹ + B ¹¹ = 3 * He⁴（此处的H ¹是普通氢，B ¹¹是最常见的硼同位素，He ⁴是所发射的α粒子，因此，名称为Three Alpha）。矛盾的是，这是最难实现的热核反应之一-它需要的温度比“经典”氘-的温度高15倍，因此要保持15倍的磁场压力和更高的纯度要求等离子

在相同密度下，不同热核反应的速率取决于温度。请注意，左侧的标度是对数的。在320 keV的温度下，pB11与DHe3几乎没有区别，并且仅比传统DT慢几倍。

但是，与托卡马克相比，FRC允许您使用几乎整个磁场强度，而托卡马克只能使用10％。 PB11有其优点-两种成分都广泛且安全（与放射性not和地球上不存在的He3氦同位素不同，如果can甚至可以从锂中获得，那么He3只能在太空中获得）。此外，该反应不会产生强大的中子辐射。对于DT反应堆而言，占据热核反应能量86％的中子辐射将是真正的祸害，它会迅速破坏并活化结构材料。对于pB11，通过副反应，中子功率约为反应堆功率的0.1％。

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通常，与该反应的显着经济优势相比，质子学家更关注获得pB11所需血浆参数的极端复杂性。反应堆中的and和中子是一个巨大的负担，成倍增加了反应堆概念的成本和复杂性；但是，物理学家不再为此而苦苦挣扎。另一方面，D + He3反应的可能选择也几乎是中子（中子功率-反应堆功率的1-4％）需要与发电厂并行建造氦气开采基础设施3，今天，这是一项不可想象的任务（例如，可以在天王星的大气中提取出来），您对此选项的感觉如何？尽管有人会对最终我们不从天王星获取能量感到不满）。

对于投资者来说，TAE已经开始初步研究380兆瓦（电）聚变反应堆。计划在2030年代建造50座这样的发电厂，

氢和Bor-11的价格比核燃料更便宜-铀235或p 239。

Tri Alpha在世界上最好的研究中心聚集了研究热核等离子体的专家，并且发展很快。直到2015年，使用强大的中性粒子切线束，FRC涡流才得到了支撑而不会衰减-这是该公司创始人物理学家Norman Rostoker的重要声明之一。现在，他们正在建造一个新设备，其中等离子体的三重参数（密度，温度和保留时间的乘积-确定热核反应能量产生的主要特性）应增加30倍。如果TAE再次等待成功，则此安装将允许找到所谓的缩放比例-三参数对安装特性（大小，磁场，中性喷油器的功率等）的经验依赖性。然后扩展它已经使我们能够高精度地确定是否真的有可能基于Tri Alpha的想法制造反应堆，或者是否无法实现。

, TAE — C2W, 8 , FRC 1-3 ~30 , , .

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有趣的是，通过这种方式，大自然有时不仅会带来困难，还会带来礼物。例如，在所有教科书中都写道，光学透明等离子体中的氢-硼热核反应（p + B11-> He4 + He4 + He4）将始终损失比其发射更多的能量，即要维持它，需要外部加热-在理想情况下，这是一条路径，并且仅占热核反应堆功率的15％左右。从质子和硼离子的碰撞中的反应截面（概率）以及在热电子散射期间的电磁损耗计算，可以很容易地计算出pB11的这种令人讨厌的特性（pB11所需的温度比ITER反应D + T-> He + n高20倍）。因此，对反应横截面pB11的新的，更准确的测量结果表明，该横截面比以前认为的要高。根据新数据，在特定温度下，聚变在反应中产生的能量多于损失！有趣的是，物理学教科书是如何对应的。

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但是，Tri Alpha需要覆盖的距离仍然很大-即使缩放比例准确，也必须将保留质量提高数百倍-NBI和所有其他系统的磁场压力，功率和工作时间。 TAE团队很可能会遇到一个典型的聚变工厂问题-它们变得太大，太复杂，在运往商业反应堆的过程中移动太慢。关于数字，我必须说，现在FRC温度记录略低于1000 eV，并且有必要-320,000 eV。能量保持时间为几毫秒，并且需要数十秒。密度也至少是工业设备所需参数的十倍。通过增加反应堆的大小和功率，可以部分克服这一问题，但必须在质量上提高部分-改善等离子体的纯度，支持系统的效率，寻找新的，更成功的等离子体操作模式。

艺术家的另一件作品，关于未来TAE汽车的外观。

带星号的图片-第一台热核机器Tri Alpha的不同版本-限制越来越好。 FRC的保留时间为7到30秒（而不是毫秒！），您将需要FRC燃料供应系统，将氦气“灰”抽出，“阻塞火箱”，新西伯利亚INP正在开发新的兆伏中性射束注入器，并有些许运气，因此等离子并没有抛出下一个堡垒。

Tri Alpha计划在5个装置中安装这种方式（到发电厂的原型），历时约15年，并从这项工作的各个投资者那里获得了约10亿美元的资金。

来自已拆除的C-2U安装的内部照片。顺便说一句，工人没有这样打扮，以使每个人都可以理解他的凉意，但不能将有机物留在腔室内壁上-等离子体对真空和污垢的质量极为敏感，并且真空室内的一根头发可能不允许进行实验。

但是我并没有白白谈论心理学。尽管TAE团队信心十足地在投资者的眼中进食，但在预测中屡屡burn火的其他专家对当今热核能的前景却较为谦虚。但是，核物理研究所的最新理论思想。如果在实验中得到证实，新西伯利亚的Budkers可以大大简化创建热核反应堆的工作，将其大小和复杂性降低数倍。

在介绍它们之前，我想再次谈一个有趣的观点。想象一下，几十年来，您一直在“ 20年内建成一座发电厂”的坚定计划下向热核物理学家捐款，而每当他们说“等离子体比我们想象的要复杂得多，我们还需要20年。”然后他们来说：“等离子体的确比我们想象的要复杂，因此我们有一个简单且便宜的解决方案，但我们需要20年的时间。”您会如何回答？ :)

因此，到目前为止，我们正在谈论两个理论上可行的想法-“反磁性气泡”和“通过螺旋磁场的等离子体泵浦”。第一种方法是在开放式阱中充填等离子体中的“气泡”，从而从根本上增加等离子体的数量及其压力-如果我们想减少热核等离子体的能量损失，则是理想的运动方向。这似乎是一个琐碎的主意，其中包含一些棘手的功能，最近几十年来，人们对这种功能有了一种了解。这样的气泡可以将开放式捕集阱中的热核反应堆的大小减小约10倍。预计在未来几年内将对该实验进行实验验证。

“泡沫”实际上就是泡沫。 GDL型阱中的初始血浆轮廓由蓝线绘制。

敞开式GDL捕集阱的示意图部分，在此基础上出现了“气泡”的想法，并且如果该想法可行的话，则可以大幅度减小能量反应堆的尺寸。

因为我们在谈论开放陷阱-我提醒您，由于两个主要问题-不稳定，这种最简单的热核装置当时“没有消失”-不稳定，这种现象只有在21世纪才学会解决，当时对阱的兴趣大多消失了，并且纵向导热系数很大（即e。等离子的热量通过圆柱形安装末端的孔从等离子体中泄漏-这是一个开放的阱）。第二个问题要到今天年底才能解决，因此必须燃烧煤而不是氘或硼。因此，“通过螺旋磁场的等离子体泵送”是一种磁性系统的原型，该系统安装在捕集阱的开口端，由于螺旋磁场与绕轴飞行的等离子体相互作用而“抽出”等离子体。在解决了剩余的OL基本问题的情况下，抑制此类系统的纵向导热率的效率可以令人难以置信地提高。

树脂装置的示意图-左边是等离子枪，中间是螺旋磁系统，左边是带有分段电子的储罐膨胀器，在电子中产生电梯度，使等离子体扭曲。可以“沿”和“对抗”等离子体打开螺杆系统。

最有趣的是，用于检查“螺钉保持力”的RESOL安装已经在INP上进行，也许在2017年春季将有可能看到第一个结果。再有一次-50年来，这个问题不允许基于开放式疏水阀来建造和建造热核反应堆（公平地说-以及其他物理问题和仍在等待的工程质量），并可以在明年进行的相当常规的物理实验中关闭。

1958年的一篇文章“恒星器有望从受控的热核聚变中产生可用能量方面取得重大飞跃。”

总而言之，我将再次回顾心理学。在过去的30年中，人们已经习惯于这样的想法，即聚变能至少在经济上不合理，并且可能由于工程或物理原因而被直接禁止。我们已经习惯了那个时代，物理学家沿着这条道路的成功是三心二意的，而提出的热核反应堆设计是不可行的。现在也许我们正在进入下一个时代，那时我们必须摆脱聚变电站是不可能的事实。当被拒绝了40甚至60年前的想法时，对等离子和技术能力（例如，超导体或数字控制系统）有了新的了解时，突然间开了绿灯。

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