两种核聚变方法联手走向实现
两种核聚变方法联手走向实现
在聚变能的发展中，多年来各自为政的磁约束法和惯性约束法开始探索合作方式，以实现商业发电。ITER举办了一场开创性的研讨会，来自双方私人聚变初创企业的首席执行官和专家在会上分享了他们的知识并探讨了技术聚变的可能性。这一历史性举措可能会加速聚变发电的商业化。
聚变研究“分裂”的结束
在聚变能研究的历史上，磁约束方法和惯性约束方法长期以来都是并行但单独进行的。20世纪50年代，科学家乐观地认为受控聚变可以在短期内实现，并主要关注磁约束方法。然而，由于缺乏对等离子体物理学的了解，不可能实现必要的聚变能量增益。
1960年激光的发明彻底改变了聚变科学。由约翰·纳科尔斯领导的科学家们认为，他们可以使用内爆系统创造适合聚变的条件，该系统使用同时发射的多个激光器来压缩和加热少量的可聚变材料。1972年，Nuckolls的里程碑式论文《激光将物质压缩至超高密度：热核（CTR）应用》为使用这种方法的实际发电厂制定了基本蓝图。这就是现在所谓的“惯性约束聚变”的开始。
这种新方法的出现在聚变界造成了“分裂”。尽管磁约束和惯性约束的目标相同，但它们面临着截然不同的科学挑战。磁约束计划的重点是最大限度地减少等离子体不稳定性和优化约束，而惯性约束计划则解决了诸如激光同步和内爆不稳定性的巨大技术复杂性等挑战。
双方有时都会批评对方的做法。磁约束的支持者认为，惯性约束方法很难扩大发电厂效率所需的规模，而且净增益聚变所需的复杂激光装置不切实际且昂贵。另一方面，惯性约束的支持者反驳说，他们的方法更简单，能量更密集，并且提供更好的操作控制和再现性。
不过，近年来双方都取得了重大进展。2022年，美国国家点火装置首次实现科学收支平衡，输入能量2.05兆焦产生3.15兆焦聚变能。随后的射击记录了更高的Q值（能量增益率）。即使在磁约束下，JET在其最终实验中仍记录了有史以来最高的聚变能产生69MJ，而ITER也设定了Q≥10的科学目标。
正是在双方取得进展的背景下，ITER主办的首届私营部门聚变研讨会召开了。在Fusion Energy Insights首席执行官Melanie Windridge主持的小组讨论中，前Fusion首席执行官Kazuki Matsuo和Marvel Fusion首席执行官Dan Gengenbach讨论了两种方法之间的合作潜力。
尽管聚变能源研究领域由少数几项重大举措主导，但目前12个国家约有50家私营聚变初创企业，吸引了超过56亿美元的投资。大多数人声称商业聚变发电可以在2030年实现。ITER最新的研讨会旨在通过共享信息和探索合作的可能性来消除这些初创公司与ITER之间的障碍。
松尾先生解释了公司的聚变发电之路，特别是从单引擎方法扩展到连续运行设施的计划，并解释说，转换为可用功率的需要是惯性约束和磁约束的结合有人指出，这提供了方法的自然融合。他特别指出，毯式系统（将聚变过程转化为可用能源的关键部分）是重要的合作领域。“我们的毯子系统非常相似，该领域的技术见解和创新被认为是我们社区合作的重要领域。”松尾说。
此外，松尾表示，分享ITER开发的材料挑战和诊断技术也将加速公司的进步。他还认为，ITER经历的监管障碍为Ex-Fusion等惯性约束聚变公司铺平了道路。“随着ITER的进展，它将有助于定义和建立聚变发电厂安全的国际标准，”松尾说。
根根巴赫认为，共享ITER开发的一些软件可以帮助Marvel Fusion实现其目标。“肯定有一些我想使用的和弦，”他笑着说。他还同意，在工厂安全法规方面有值得吸取的教训，尽管它们是“非常不同的技术”。
尽管这两种类型在商业化道路上仍面临挑战，但“聚变裂变”之外的合作潜力可能会加速双方对聚变能的追求。这一历史性的举动让人想起1956年苏联物理学家伊戈尔·库尔恰托夫在英国哈韦尔核研究所的一次演讲。这场冷战时期的讲座，让东西方双方了解了对方的研究现状，给了科学信心，并推动了未来十年聚变研究的快速进展。
此举可能标志着核聚变发电的历史性转折。