小程序
传感搜
传感圈

First Light提出新颖的“弹射聚变”方法 灵感竟来自于皮皮虾

2022-04-06
关注
摘要 牛津孵化的 First Light ,刚刚演示了全球首例高超音速“弹射聚变”(projectile fusion)技术。该公司致力于提供最快速简便的商业聚变能源,并且正在庆祝一项重大突破。与基于重核裂变的传统核电站不同,聚变反应堆能够像太阳那样释放出能量。

借高速弹射撞击专门设计的坠落目标,其中嵌入燃料芯块。(来自:First Light)

目前大多数大型托卡马克装置和基于仿星器的聚变项目,都打算通过磁约束等离子体来达成比太阳核心更高的温度,以期原子核的移动速度能够快到克服两者之间的强大排斥力。

其它途径包括澳大利亚的 HB11,其采用了更具针对性的方法,借助超强激光以极快的速度加速氢原子,以让硼燃料芯块产生带正电的氦原子并利用这部分能量。

多个空腔在被高超音速弹丸击中时坍塌,利用其汇聚产生的冲击波以构成聚变压力和温度条件。

不过 First Light Fusion 选择了截然不同的技术路线,无需昂贵、强大的激光器或磁铁。与 HB11 类似,它需要极高的速度 —— 以轨道炮向目标坠落的方式来弹射。

特制的弹射过程可产生微调的坍塌冲击波,瞬时压力较海平面大气压力高出近 10 亿倍,可使嵌入的小型氘燃料芯块以足够高的速度自行内爆,从而克服核排斥并开启聚变反应。

通过复杂设计,在目标燃料芯块周围放置多个空腔,以精确调整高超音速弹射产生的冲击波。

有趣的是,First Light 宣称技术灵感源于皮皮虾(pistol shrimp),及其著名的水下泡泡射击武器。这些小家伙能够以令人难以置信的速度发力产生冲击波,并以高达 60 mph(96 km/h)的速度向前喷射水流。

由于速度实在太快,以至于在剪切周围静止水时,蒸发并形成微小的气泡腔 —— 再结合冲击波的相互作用、并在极短的时间内坍塌,让这些气泡中的蒸汽会被加热到数万度、乃至发出明亮的闪光。

1 - Advanced target - First Light Fusion(via)

基于此,First Light 决定通过特殊的设计,以将这种效果放大到远超虾爪的聚变条件。其创造并改进了一系列小目标,其中一些呈立方体、边长约 1 厘米(0.4 英寸)。

此举旨在以超高速的硬币形弹射击中时,产生一系列相互作用的高速冲击波和气泡腔。这些冲击波在计划的时刻相交,以极大地增强空化效应,从而在一个精确定位的小燃料芯块周围形成压力。

2 - Projectile fusion - First Light Fusion(via)

弹射使用了类似于轨道炮的电磁设计,速度可达惊人的 6.5 公里 / 秒(23400 公里 / 小时、或 14540 英里 / 小时),略低于 19 倍音速。

其瞄准的目标本身,正从同一个入口穿过反应时。那样在击中时,便可产生约 100 吉帕斯卡的冲击压力。不过特殊的目标设计,可将相互作用的空腔塌陷和压力波放大至大约 1 太帕斯卡。

3 - First Light reactor concept - First Light Fusion(via)

当燃料芯块内爆时 —— 加速到超过 70 公里 / 秒(25.2 万公里 / 小时、15.7 万英里 / 小时、或 204 马赫) —— 巨大的压力波从四面八方涌来,最终压力可高达 100 太帕斯卡。

First Light 指出,此时聚变材料成为了地球上移速最快的物体,燃料颗粒被从几毫米压缩到 100 微米不到,产生的压力和温度足以引发聚变反应。

First Light 希望 2030 年代建成造价不到 10 亿美元的 150 兆瓦聚变电厂

反应释放出大量的热能和种中子,然后被腔内流动的 1 米厚(3.3 英尺)液态锂金属幕所吸收。当颗粒溅落到液态锂池中时,热交换器将能量传递给水,接着产生的蒸汽便可推动商用涡轮机来发电。

First Light 表示,每个预设目标产生的能量,可满足普通英国家庭的 2 年用电需求。据英国能源公司所述,这相当于 6.2 兆瓦时。

0 - First Light Fusion's mission and projectile fusion approach(via)

在未来商业发电设施中,这种情况可每 30 秒发生一次,从而让电厂具有 744 兆瓦左右的有效输出功率。

虽然略低于美国核裂变电厂的 1 吉瓦均值,但聚变反应堆可完全免除核废料处理、以及堆芯熔毁等困扰。

您觉得本篇内容如何
评分

相关产品

Teledyne Lumenera 特利丹 INFINITY1-1M 摄像机

INFINITY1-1M相机产品重点包括:、130万像素USB显微镜相机、Teledyne Lumenera的INFINITY1-1M是为临床、生命科学、材料科学和教育专业人士设计的高性价比、多功能解决方案凭借1280x1024的分辨率,INFINITY1-1M为各种科学应用提供了出色的图像质量。INFINITY1-1M渐进式扫描130万像素图像传感器的低噪声特性,为包括生命科学和材料科学在内的最苛刻的显微镜应用带来了清晰的质量。

NBIT 神源生 MLL系列 多轴力和扭矩传感器

• 铝合金六维力传感器 • 高刚度、高灵敏度设计,具有较高的高分辨 及较低的维间耦合,尤其适用于科学研究及科学实验仪器

Amprobe HVAC Anemometers 气体流量传感器

利用最新的科学技术,简单有效地测量气流、体积以及温度和湿度。

Toshiba Imaging Systems Division IK-HD1H 1D 摄像机

IK-HD1非常适合科学成像/诊断、专业广播、国土安全和工业视频/检查应用。

北海灵犀 FDS-700 土壤养分速测仪

适用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验、地下输油、输气管道及其它管线的防腐监测等领域。

Cubic 四方光电 PM2105 室内粉尘传感器

PM2105激光粉尘传感器模块采用光学散射原理,可精确检测并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物的个数,通过数学算法及科学标定输出颗粒物质量浓度。

Campbell Scientific (CSI) HMP60-L 气象仪器

HMP60与所有坎贝尔科学数据记录器兼容。

Edwards 爱德华 AIM-X 真空计和仪器

这些仪表已被证明坚固耐用,在从科学仪器到工业过程的广泛应用中都是可靠的。

OMEGA Engineering, Inc. 欧米茄 SPCP,SPOP,SPCC and SPON 热电偶元件

为了满足科学和工业界对高质量热电偶丝的迫切需求,欧米茄提供各种尺寸的热电偶材料。该电线是在标准的直径为3英寸的连续50英尺长的塑料线轴上提供的

大立科技 DL700 测温型红外热像仪(手持)

广泛应用于:电力故障诊断、石油化工、钢铁、科学研究、消防、建筑检测等领域。

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

西贝网

这家伙很懒,什么描述也没留下

关注

点击进入下一篇

2022上海国际功能材料产业与科学仪器展览会

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘