《实现聚变能应用和推进等离子体科学的里程碑计划》

  • 来源专题:重大科技基础设施领域知识集成服务平台
  • 编译者: 魏韧
  • 发布时间:2020-09-14
  • 在地球上建设和控制聚变能是全球科学家的目标。生产这种安全、清洁和取之不尽的能源可以为全人类发电,现在这个目标越来越接近现实。美国物理学会等离子体物理社区规划部门发布了具有里程碑意义的报告《聚变能和发现等离子科学共同体计划》,建议美国立即采取措施加速发展这一力量。该报告详述了促进对等离子体物理学的理解以及造福社会的机会。
    报告汇集了许多专业协会数百名美国科学家和工程师的意见,提出的具体建议步骤包括:
    ? 未来研究应该以建设聚变试验工厂为目标,这些工厂能够产生电力,为聚变能源商业化奠定科技基础。
    ? 任务的发展应包括立即设计一个新的美国托卡马克或环状聚变设施,处理聚变试验工厂会遇到的情况。还应立即着手设计和建造专门的装置,证明聚变反应释放的中子将对反应设施产生影响。
    ? 理解和发展燃烧等离子体所需的先进理论和建模能力,其中等离子体主要通过聚变反应加热。美国应保持国际热核聚变实验堆的正式成员国身份。国际热核聚变实验堆是一个正在法国进行的国际实验,旨在演示燃烧等离子体的生产过程。
    ? 扩大从天体物理学到纳米技术的等离子体科学领域研究。拟讨论的举措包括建设通用的等离子体科学设施,研究天体物理相关的磁化等离子体现象,确保为平衡研究组合提供稳定资金,并培养科学家、发展设施网络以支持广泛的前沿科学研究。
    该报告旨在帮助聚变能源科学咨询委员会履行职责,为美国能源部科学办公室的聚变能源科学计划制定长期战略。文件呼吁与其他办事处、政府机构以及企业、国际伙伴建立合作关系,以发布该战略计划的全部建议。

  • 原文来源:https://www.pppl.gov/news/2020/03/landmark-plan-realizing-fusion-energy-and-advancing-plasma-science
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    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-11-19
    •  Focused Energy宣布已完成其在美国能源部(DOE)基于里程碑的聚变发展计划中的首个里程碑。该计划旨在推进核聚变发电厂的设计和研发,目标是在五到十年内实现核聚变的技术和商业可行性。   Focused Energy,作为达姆施塔特大学和National Energetics的子公司,专注于核聚变的商业化,总部位于德国和美国。该公司利用聚焦质子束点燃毫米级球形氘/氚燃料靶的方法产生聚变反应,建立在劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置激光器成果之上。   此次达成的首个里程碑是完成了一份科学报告,详细介绍了基于直接驱动激光惯性聚变的初始高增益目标设计。接下来的第二个里程碑将是成功完成科罗拉多州立大学先进极端光子学激光实验室的实验,以测量和优化激光产生的质子聚焦。   Focused Energy首席执行官Scott Mercer表示:“我们很高兴完成了首批科学和技术里程碑,这标志着我们的世界级科学家团队在解答提高收益和开发可行的聚变燃料目标设计所需的设计和工程问题上迈出了重要一步。在能源部的持续支持下,我们期待推动聚变技术进入商业可行性阶段。”   参与美国能源部计划的其他七家公司分别是:Commonwealth Fusion Systems、Princeton Stellarators、Realta Fusion、Tokamak Energy、Type One Energy Group、Xcimer Energy和Zap Energy。
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    • 编译者:郭楷模
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    • 法国原子能和替代能源委员会(CEA)官网18日宣布,本月12日,由其运营的托卡马克核聚变装置——钨环境下的稳态托卡马克装置(WEST)让氢等离子体状态持续了1337秒(22分钟17秒)。这一时长刷新了中国全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)此前数周创下的1066秒时间纪录。 CEA基础研究部主任安妮·伊莎贝拉·艾蒂安芙瑞透露,WEST装置此次运行中的加热功率高达2兆瓦,氢等离子体的温度更是攀升至5000万摄氏度。CEA研究团队计划在接下来的几个月里,继续提高等离子体的温度,并进一步延长其持续时间,目标是达到数小时。 CEA官网称,这一进展表明,科学家对等离子体的了解与日俱增,长时间控制等离子体的技术也日益成熟,为聚变等离子体在国际热核聚变实验反应堆(ITER)等设施内更长时间稳定运行奠定了坚实基础。 ITER反应堆正在法国南部紧锣密鼓地建造中,包括中国、美国、英国、日本、韩国和俄罗斯在内的数十个国家参与了该计划。据悉,ITER最早将于2039年实现点火。 像WEST和EAST这样的托卡马克实验装置是最常见的核聚变反应堆。在这些装置中,等离子体被加热到极高温度,并被强磁场约束在一个形似甜甜圈的反应堆腔体内。 核聚变反应堆被誉为“人造太阳”,因为它们产生能量的方式与太阳如出一辙:通过热量和压力使两个较轻原子融合为一个较重原子。由于太阳内部的压力远超地球上反应堆内的压力,因此科学家通过创造比太阳高很多的温度来弥补这一差距。 CEA团队表示,尽管科学家在核聚变领域不断取得进展,但要让核聚变技术在净零排放领域“大显身手”,仍需克服一些技术难题。此外,科学家还需要证明核聚变技术的经济可行性,以确保其能真正走向实用化。