聚变反应堆的插图。
盖蒂
聚变能需要的不仅仅是持续的聚变反应，然后才能帮助世界产生足够的碳中和能源。 美国能源部已经确定了一套技术和流程的研发议程，以实现核聚变。
两位美国能源部官员在一份报告中列举了其中五项紧迫技术 网络研讨会 星期四由美国国家科学、工程和医学院 (NASEM) 主办。 2021 NASEM 涵盖了更多内容 报告 这促使核聚变技术的快速发展：
“虽然这通常被推迟到未来，但作为美国的战略利益，未来几十年经济聚变能源的目标推动了快速增加使能材料、部件和聚变核技术研发的需求。”
周四突出显示的五个包括：
1 防融合材料
发生聚变反应的等离子体可以是 比太阳还热. 强大的磁场或惯性可以限制等离子体，将其从反应堆壁和组件中缓冲出来，但聚变反应堆仍然需要能够承受极端热量和氢同位素转化为氦时释放的中子轰击的材料。
为了测试潜在的材料，科学家需要产生类似于聚变反应的条件。
“非常迫切需要聚变原型中子源能够收集材料数据，这可能需要多年的暴露，”美国能源部首席聚变协调员 Scott Hsu 说。 他补充说，虽然该中子源正在开发中，但机器学习和材料测试可以帮助缩小候选材料的数量。
Hsu 说，还有可能通过使用“真正具有变革性的第一壁和毯子设计，在这种设计中你甚至可能没有任何固体材料面对等离子体，这几乎回避了材料问题”，从而完全避免使用材料。 “我们确实需要将这些想法摆在桌面上。”
2 氚增殖物
最常见的聚变反应堆设计使用氢的两种同位素——氘（2H)和氚(3H)——作为燃料。
美国能源部科学办公室高级技术顾问兼 2021 年 NASEM 报告主席 Richard Hawryluk 说：“如果我们要使用氘-氚燃料循环，我们将不得不提取热量并培育氚” .
“一个特殊的挑战是需要安全有效地关闭燃料循环，”该报告指出，“对于氘 - 氚聚变设计而言，这涉及开发毯子以繁殖和提取氚，以及燃料供应，排气，限制，大量提取和分离氚。”
3 排气系统
聚变反应中产生的一些深不可测的热量将用于发电，但首先必须对其进行管理，而你的标准厨房风扇是行不通的。
NASEM 报告指出：“一项完整的研究计划将需要测试设施产生越来越类似于聚变电厂的环境，以评估聚变中子环境中与反应堆相关的动力废气处理。”
4 个更高效的激光器
DOE 的国家点火装置 (NIF) 在 3.15 月庆祝了一项长期寻求的成就，当时它引发了聚变反应，释放的能量（2.05 兆焦耳）比点燃它的激光光束（300 兆焦耳）更多。 但是为激光提供动力需要 XNUMX 兆焦耳。
最终，这种激光器在启动后将由来自聚变反应堆的电力提供动力。 但更高效的激光器意味着更高效的反应堆，为用户或电网留下更多的电力。
5 重复
激光的效率还不够。 它还必须不像火枪那样操作，而更像机关枪。
“NIF 的出色结果，”Hawryluk 说，“我们通过每年进行几次拍摄达到了这一点。 你必须能够达到每秒拍几拍，或者每秒拍一拍，所以重复率也是我们必须掌握的。”
这增加了过程中每一步的重复率，从燃料舱开始。 据该杂志报道 科学，“每天需要制造、填充、定位、爆破和清理一百万个胶囊——这是一个巨大的工程挑战。”
来源：https://www.forbes.com/sites/jeffmcmahon/2023/02/20/top-5-side-hustles-for-the-fusion-industry/