我认为,对从事热核能领域工作的初创公司进行评估将非常有用。 为什么说初创公司而不是大学科学团队呢? 启动是组织具有明确定义的实际目标的项目的一种形式,这种形式使您可以最大程度地严格和清晰地测试各种想法。 虽然整个科学的任务是提取知识,但没有对“有用的”和“无用的”进行任何特殊的分类(一旦无用的知识,即电线中的电流导致磁场的出现,决定了我们今天的生活)。
感谢您为Andrei Gavrilov撰写文章提供的帮助。
我将不仅尝试列出初创企业,而且还将尝试在这条主要道路上评估其“先进性”-从在此基础上建造热核电厂的想法出发。 此外,我将简要介绍专家界对热核反应堆特定概念的态度。 为了评估技术成熟度,我建议按照这样的标准将1到7分加起来
好吧,让我们从众所周知的事情开始
1.
组织: ITER 。
技术水平: 6.1。项目启动年: 1992
关键人物: Dr. Bernard Bigot博士 罗伯特·艾玛(Robert Aymar),尤金·维利科霍夫(Eugene Velikhov)院士。 Gunter Janeschitz博士 本岛治(Osamu Motojima)博士 韩南公
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网站概念描述:经典托卡马克-用于聚变等离子体磁封闭的环形室。 在此概念上,达到了最大Q(加热功率与热核功率之比),远远领先于其他想法。 ITER是最先进的热核反应堆,能够获得稳定燃烧的热核等离子体。 但是,该项目并不是真正针对实际利益的创业公司,因此无法与该列表中的其他参与者进行比较。
专家职位:托卡玛基被证明是热核反应堆最成功的想法,但是,它具有根本的局限性,即实际上不允许与
DT以外的其他热核反应一起使用,并且如今在基于该概念的工业动力反应堆的制造上存在很大的工程困难(密度)分压器功率,破坏,中子辐射下的结构稳定性等)。
2.
机构: Tri Alpha Energy技术水平: 4.0项目启动年:1998
关键人物: Dr. Michl Binderbauer,Sergey Putvinsky,Norman Rostoker。
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网站概念描述:束驱动的FRC-使用切向注入的中性束束限制称为FRC的等离子涡旋。 中性束也提供了部分合成。 这个概念以非常成功的物理学而著称,从理论上讲它使人们不仅可以掌握DT和DD反应,而且还可以掌握pB11。 反过来,pB11意味着几乎没有放射性废物,广泛廉价的燃料以及反应堆的工程简化(与DT相比)。 另一个优势是,与托卡马克相比,反应堆“收敛”时的功率更低。 减号可以归因于更少的知识和可能的陷阱。 (
我在该项目上的文章 )。
专家职位: 90年代中期的诺曼·罗斯托克(Norman Rostoker)的想法在2000年代得到了TAE团队的检验,并得到了证实。 特别是,发现FRC的保持时间从几百微秒增加到几十毫秒。 目前,TAE已获得约5亿美元的投资,其团队包括许多受控热核聚变的“明星”。
TAE扩展显示出非常严重的进步以及实现这些目标的能力。3.
机构: Hellion Energy技术水平: 2.5项目启动年: 2005
关键人物: Dr. 约翰·斯劳,克里斯·皮尔博士 乔治·沃特鲁贝克
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网站概念描述:这个想法再次由诺曼·罗斯托克(Norman Rostoker)提出-两个FRC涡流被磁系统加速,碰撞,将动能转化为热,并被磁系统压缩(彼此压缩)为热核参数。 脉冲电抗器。
专家立场:从物理学的角度和工程学的角度来看,都很难在这种概念上建造能量反应堆。 但是,Hellion Energy的创始人充满乐观,并且最近从研究等离子机的元件转移到创建一种应测试该想法的可扩展性的反应堆。 市场的黑马之一。 此列表中另一个概念的作者对这个概念
的复杂性进行了
幽默的评估 。
4.
组织: 一般融合技术水平: 2.1项目启动年: 2002
关键人物: Dr. Michel Laberge,Michael Delage
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网站概念描述:与上一个概念有点相似
的想法是两个碰撞FRC的绝热压缩。 但是,这里的压缩介质是巨大的液态金属滴,其中会通过蒸汽锤(!)激发会聚的球形波。 (
我在该项目上的文章 )。
专家职位:这个概念在“金属衬里内爆磁化等离子体靶材”技术的发展上具有悠久的历史,她的双腿从1972年的LINUS项目中开始成长。 这个想法在纸上并不坏,但很少经过实验研究。 这从General Fusion上也很明显-创业公司已经有10年左右的资金(募集资金超过1.3亿美元),并且应该早在4年前就达到了技术水平3。 但是,机器的几乎每个元素都会造成困难,并且研发链,问题成倍增加,并且未来变得更加模糊。 目前,计划在2021年达到3级技术水平。
5.
机构: 紧凑型聚变反应堆(洛克希德·马丁公司)技术水平: 2.1项目启动年: 2010
关键人物: Dr. 汤姆·麦奎尔先生 查尔斯·蔡斯
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网站概念描述:具有血浆内偶极子的开放阱。 像所有敞开的阱一样,它可以实现很大一部分磁场压力的使用(与托卡马克相反),这意味着可以进行DD,DHe3反应。
专家位置:实际上,这种类型的磁阱在概念上可以追溯到60年代,并且已经在理论和实验上进行了深入研究。 但是似乎CFR团队不了解历史,因此它自己填充了许多圆锥体。 有趣的是,创建适合卡车的反应堆的最初计划已被放弃,最小反应堆的大小已增加到7x22米。 如果我们进一步将使用此概念的经验推广到CFR团队,那么他们应该很快发现将超导线圈直接放在正在进行的热核反应中是有道理的,“不是工程”,而且很可能这次也将无法离开实验室。
6.
机构: 托卡马克能源公司技术水平: 3.2项目启动年: 2009
关键人物:乔纳森·卡林,大卫·金汉姆,迈克尔·格拉兹内维奇
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网站概念描述:球形托卡马克是一种几何“圆形”的普通托卡马克,物理学上倾向于较简单的热核反应。 这是一个相当发达的概念-世界上有22个研究用球形托卡马克,其中最大的条件Q = 0.1(
我在该项目上的文章 )。
专家位置:球形托卡马克有望在更简单的条件和更小的尺寸下点火,乍一看,用它制造工业反应堆要容易得多,也便宜得多。 但是,压缩的几何形状意味着工程上的噩梦和结构,特别是在中央立柱中的工作条件更加紧张,这可能意味着简单,快速地升级到技术等级5,并且进一步陷入僵局。
7.
机构: 应用融合系统技术水平: 2.2项目启动年: 2015
关键人物: Richard Dinan,博士 詹姆斯·兰伯特
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网站概念描述:球形托卡马克。
专家职位:一家新成立的初创公司,前景不明,到目前为止没有表现出任何吸引力。 其中一位创作者是电视明星。
8.
机构: EMCC技术水平: 2.1项目启动年: 1987
关键人物: Dr. 朴载英博士 Paul Sieck博士 罗伯特·布萨德
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网站概念描述:静电限制型的鲍威尔(Polywell)型-在腔室的中心,由磁场产生并保持电子云,氘离子被吸引,加速和碰撞,并通过热核反应相互碰撞。 理想情况下,这是一个带有虚拟阴极的大熔炉。
专家立场:强烈怀疑这样的设计在正能量输出的意义上是否可行,但是,由于其易于实施,因此在业余爱好者中很有吸引力,并且对polyvels的“改进”通常类似于科学戳法。 几十年来,EMCC为此类活动从美国海军汲取了资金,显示出零进展。
9.
机构: Convergent Scientific Inc技术水平:
1.5项目启动年: 1987
关键人物: Devlin Baker博士 乔尔·罗杰斯(Joel Rogers)博士 马特·莫尼汉(Matt Moynihan)
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网站概念描述:就像以前的初创公司一样,也是polywell。
专家立场:目前,该公司似乎已经死亡,尽管尚未正式宣布。
10.
组织: 融合一技术水平: 1.5项目启动年: 2015
关键人物: 兰德尔·沃尔伯格博士 斯科特·康沃尔
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网站概念描述:就像以前的初创公司一样,也是polywell。
专家职位:从最可疑的前景出发-从选择的概念和创建者的能力方面而言。 但是,有图片“千兆瓦级聚阱5.5x5.5x5.5米的大小”(也就是说,建议去除热核能的密度为16.1 MW / m ^ 2-比ITER低几倍)。
11.
组织: Lawrenceville等离子物理融合技术水平: 2.8项目启动年: 1998
关键人物:埃里克·勒纳博士 Syed Hassan博士 罗伯特里
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网站概念描述:等离子体聚焦是热核反应堆的第一个概念。 在末端同轴放电中,不稳定会强烈压缩等离子线,从而导致热核条件。
专家职位:等离子聚焦长期以来一直用作生产热核中子的技术,包括 这种装置被用作核弹中的脉冲中子源。 在美国和俄罗斯的军事研究中心中实现的“等离子聚焦”技术水平远高于LPPX显示的水平。 特别是,军事设施的总电流要高一个数量级。 由此我们可以得出结论,该初创企业没有创建热核反应堆的任何前景,否则该方法将由国家预算局的TCB专家采用。
12.
组织: First Light Fusion技术水平: 1.1项目启动年: 2015
关键人物: Paul Hoolligan。
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网站概念描述:球形目标与热核燃料一起在液体中通过快速冲击波时崩溃。
专家职位:目前,这是一个几乎未经证实的概念,尽管如此,它还是获得了一些用于实验测试的资金。
经典的初创公司以私人投资者的钱和赠款来发展他们的想法,但到现在为止还有更多项目可以成为初创公司,值得一提的是:
项目: CT Fusion(Dynomak)技术水平: 2.0
关键人物: Dr. 汤姆·贾波(Tom Jarboe),博士 亚伦·霍萨克(Aaron Hossack)先生 德里克·萨瑟兰
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网站概念描述:磁阱,等离子体通过扭曲的冻结磁场保持自身。 根据创建者的说法,可以将这一概念引入热核参数。 (
我在该项目上的文章 )。
专家职位:一个大学项目,试图成为托卡马克,并迅速发展到发电厂。 该概念的优点是缺少大型笨重的磁系统,从而消除了显然不清楚的缩放前景。
项目: Hyper-V + PLX技术水平: 2.0关键人物: Dr. 徐志刚博士 道格·威瑟斯彭

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网站概念描述:用衬套压缩磁化靶材的另一种选择,在这种情况下为重质稀有气体的等离子体。 在某些方面,类似于General Fusion。 球形等离子DT目标应通过等离子枪产生的来自各个方向的等离子束压缩。
专家职位:一个颇为有趣的概念,大约十年来一直在为美国核实验室的实验寻找资金。 在所有的脉冲概念中,它具有目标气体和驱动器完全的优势,这使您不必担心要创建新目标并每秒清理10次旧碎片。 另一方面,从压缩参数的角度来看,该实验在5到7年内并未显示出很大的进展,但是却显示了使计划中的反应堆复杂化的进展-这是通向热核概念坟场的最常见途径。
项目: 麻省理工学院ARC技术水平: 2.5
关键人物: BNSorbom,J.Ball,TRPalmer,FJMangiarotti
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网站概念描述:托卡马克的另一种形式:具有强大的领域。 通过将磁场增加2倍(这在工程上是非常困难的),就可以在相同血浆体积中将功率增加16倍。 从概念上讲,第一壁和分流器的问题在这里加剧了,但是用肉眼就可以明显看出收益。 不幸的是,世界上很少有具有强大实力的托卡马克,而且这个方向仍然需要其中间装置。 (
我在该项目上的文章 )。
专家职位:来自著名的麻省理工学院等离子实验室的ARC是一种高明理念的合金-高场托卡马克与可折叠的高温超导磁体,液盐覆盖层,减少电流维护系统等。 不幸的是,所有这些出色的表现都使您可以绘制一台非常酷的机器,轻松地将ITER放在刀片上,但实际上这可能需要数十年的研发工作,并且发现的问题将导致与传统设备完全一样的,有强大实力的托卡马卡人陷入僵局。 因此,例如,不久前,发现在强磁场中泵送的导电流体会形成反向流动的电流-这样的发现使我们完全重新考虑了创建简单的液盐覆盖层的想法。
项目: NumerEx技术水平: 1.5
关键人物: Dr. 徐志刚博士 道格·威瑟斯庞
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网站概念描述:磁化等离子体压缩
概念的另一个代表,实际上是LINUS 1972概念的复苏。 在快速旋转的圆柱腔中,倒入液态金属(熔融的NaK或Li),该液态金属通过离心力沿壁扩散,并且在中心有一个空通道。 磁化的等离子体靶被注入通道中,在气体活塞的帮助下,金属移位到更靠近中心的位置,使通道塌陷并压缩了等离子体靶。
专家职位: LINUS概念及其在NumerEx的发展在物理学方面非常出色。 但是,即使是基本的实验装置,也需要复杂的工程设计-多个方面均创纪录的燃气阀,大型旋转机械,将所有这些与高真空和精致的等离子注入器集成在一起。 检查伸缩性概念的途径既不便宜也不快捷。 从这个角度来看,General Fusion进行的创造性思考和工程优化似乎是非常正确的工作,很难超越。
项目: GDML技术水平: 3.5
关键人物: A.A. 伊万诺夫(P.A.) 巴格里亚斯基(A.D.) 别克里米舍夫
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网站概念描述:敞开阱是热核等离子体-连续反应器磁约束的最简单形式。 在他们的悠久历史中,他们经历了几次风风雨雨,INP的新西伯利亚团队的成就激发了人们对最喜欢的OL可能突然发布的乐观态度。 (
我在该项目上的文章 )。
专家职位: GDML项目结合了经过实验验证和仍然存在的理论思想,这使得组装所有可能的反应堆中最好的反应堆(从经济学和可用的热核反应角度出发)成为可能。 目前,INP的重点是测试其他想法,如果实施这些想法,则有可能制造出尺寸约为30x3米的最小GDML反应堆。 到目前为止,唯一令人吃惊的是,世界上没有一家初创公司会宣布“开放陷阱”为一个概念,这显然是因为重复INPP经验和实验基础对于一家初创公司而言过于昂贵。
项目: MagLIF技术水平: 3.1
关键人物: AB Sefkow,SA Slutz,JM Koning
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链接查看概念描述:具有磁化等离子体靶压缩功能的系统的另一代表。 带有DT气体的小圆柱靶通过高功率激光脉冲加热并通过端面离子化。 在电离的等离子体中,外部线圈会感应出一个很强的启动场(〜10T),此后,25兆安培的纵向电流将流过靶材。 电流的磁场沿大约100倍的半径压缩目标,同时将燃料加热到热核参数,然后发生点火。 (更详细的俄语说明)。
专家立场: MagLIF是近十年来出现的最美丽的热核概念之一(然而其起源可以追溯到1982年),并在2014年证明了非常好的实验结果(与该理论的完全吻合避免了无法解释的“开车进入”) “在等离子窗口内用于传输激光辐射。
显然,从物理上讲,此概念可以实现高能量输出-如果创建的工厂提供70兆安培的脉冲电流,则能量输出将比能耗高1000倍。但是,像任何脉冲系统一样,该系统有两个重要的困难,阻碍了基于该概念的电厂的实施。这就需要大约每秒组装一次复杂的高科技靶材,并将它们引入工作室以及工作室本身,其中每秒约一吨的TNT当量会爆炸。由于这些原因,我们不太可能看到带有脉冲热核反应堆的发电厂,但是这里的物理学很有趣……项目: Wendelstein-7X技术水平: 4.1
重要人员:博士托马斯·克林格(Thomas Klinger)博士CNührenberg,RC沃尔夫,J。基斯林格→ 链接到概念说明:恒星器是封闭式磁阱,托卡马克犬的同伴和竞争者的最早概念之一。在托卡马克中,为了将等离子体保留在环形轨道中,使用了外部和内部感应磁场的狡猾组合,这会引起某种类型的不稳定性。另外,托卡马克最初是脉冲机器,尽管后来他们学会了无限期地保持等离子体电流。为了消除这些问题,发明了恒星器-磁场受阻的环形阱。专家职位:蜘蛛是1960年代(以及开放式诱捕器)非常积极地投资的概念之一。然而,对恒星的物理学的详细研究得出的结论是,它们不适合保存高温等离子体。此外,即使对于热核科学而言,制造复杂的磁体也被证明是一项技术狂潮。但是,在日落之后,该概念之后便出现了Wendelstein 7-X项目形式的天鹅歌曲。使用计算机在80年代计算出最佳磁场并合成磁体,就可以消除上述问题。但是,在这段时间里,托卡马克人走得更远,解决了使他们成为恒星替代者的主要问题。然而,恒星器太复杂且技术含量低,无法在热核电厂中占有一席之地。因此,W-7X是热核反应堆概念之一的令人惊叹的超高科技墓碑。
最后,我想指出的是,所有这些初创公司都位于美国,加拿大和英国。尽管发展热核电厂的最有利市场可能是中国,东南亚和欧洲大陆(取代燃煤电厂)。可以得出结论,到目前为止,对于其他国家的投资者来说,这个方向似乎太冒险且“漫长”。得出这样的结论,我们可以走的更远-只要看到台湾,韩国,日本和中国的第一个融合主题初创企业,我们就可以充满信心地说融合能量的时机已经到来。