該設計旨在改善能量平衡并降低電力成本。
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威斯康星州麥迪遜市的一座實驗性聚變反應堆實現了技術里程碑,私營部門首次將等離子體能量直接轉化為可用電能。這次成功的試驗使用了威斯康星高溫超導軸對稱鏡裝置,這是一臺與威斯康星大學麥迪遜分校共同運行的研究設備。
新開發的硬件在約100伏的電勢下輸出了數安培的電流,足以點亮多個白熾燈泡。
開發該磁鏡聚變技術的Realta Fusion(瑞爾塔聚變)公司公開宣布這一成就,稱其為商業電力開發的重大突破。
Realta Fusion首席執行官基蘭·弗朗指出,盡管這一概念在行業內長期處于理論討論階段,但此次試驗代表了一家私營公司首次在運行中的聚變裝置上實際應用該方法。
該機制依賴安裝在磁鏡裝置一端的直接能量轉換器。當運動的帶電粒子到達裝置的這一端時,轉換器迫使它們減速。這一減速過程產生電勢差,進而驅動電流流過連接的外部電路。
為未來規劃驗證技術可行性
這種方法不再需要蒸汽輪機等傳統熱力系統來從該部分等離子體能量中提取電力。公司負責人澄清,這次試驗是對工程概念的初步驗證,而非一個完整的發電機制。
首席科學官德里克·薩瑟蘭博士表示,該試驗在可見尺度上證實了這一物理過程,但并不代表實現了凈能量增益或全規模商業輸出。他指出,更大規模的發電目標仍是下一代設備要實現的目標。
集成直接能量轉換旨在提高未來商業裝置的凈產能。該公司計劃在2030年代中期部署第一代模塊化電廠。工程方案顯示,這些未來設施將采用混合發電方式。
傳統熱力循環將熱量轉化為機械轉動,以最高45%的運行效率處理聚變總能量的五分之四(80%);剩余的五分之一(20%)能量將通過電轉換器,其預計運行效率超過90%。
這種混合配置的設計目的,是抵消啟動和維持高溫等離子體環境所需的內部電力消耗。通過回收這部分能量,該設計力求改善最終的電力平衡,并將終端零售電價降低10%到20%。
設計模塊化磁鏡反應堆
該方法的基礎物理原理可追溯至1974年,當時理查德·波斯特博士在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室首次詳述了這一機制。隨后的幾十年里,公共資助的實驗室和大學曾數次建造過類似系統。
歷史上著名的試驗配置包括1970年代建造的“百葉窗式轉換器”、1980年代的串級磁鏡實驗,以及2008年在日本測試的GAMMA 10裝置。
最近在威斯康星州完成的試驗,標志著私營公司首次成功將此類轉換器與運行中的聚變等離子體對接。Realta Fusion計劃繼續利用這些成果來設計其模塊化磁鏡反應堆系列。
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