据了解,为了将原子强力地粉碎在一起,使它们融合在一起并形成新的元素,你需要克服将两个带正电的原子核推开的强大排斥力。这就像在太空中向对方扔出强大的磁铁,希望将两个北极撞在一起,而不是让它们互相跳开。
太阳是通过将大量氢原子封装到其核心过热至数千万度的等离子体中来实现这一点的。在这样的温度下,氢原子移动得如此之快,以至于它们相互碰撞并融合,释放出使我们的星球变暖的能量。
大多数聚变反应堆的设计都是为了复制这些条件,通过磁力将氢原子限制在等离子体中,然后使用陀螺仪和其他专用设备来创造小块疯狂的温度——超过1 亿摄氏度。在其中,科学家希望原子核之间有足够的随机碰撞来产生链式反应。这是数十亿美元的恒星和托卡马克项目的基本思想,这些项目几十年来主导了聚变研究。
HB11 采用了不同的方法- 更接近斯诺克球。它不需要大量的热量或氚等棘手的放射性燃料;相反,它利用了超高功率“啁啾脉冲放大”激光器的最新进展,可以产生超过10 PB 的巨大功率水平。
HB11反应堆将是一个大部分为空心的金属球,中间夹有一个“大尺寸”的硼燃料芯块,在两个位置上有用于一对激光器的孔。一个激光器将用于为等离子体创建磁约束场,而另外两个激光器将用于通过硼样品大规模加速氢原子。因此,您不必将物体加热并期望它们以高速撞击在一起,而是实际上将氢指向硼,并使用这些出血激光使其运行得如此之快,以至于如果它击中原子核,就会发生熔断。
氢硼聚变不产生热量;它只是产生“裸”氦原子或粒子,它们缺乏电子,因此带正电。 HB11 计划简单地收集这些电荷来产生能量,而不是需要过热蒸汽并驱动有损耗的涡轮机。此外,不会产生核废料。
激光触发链式反应的初步实验返回的反应速率比预期高出十亿倍,这使得HB11 在2020 年表示,它很有可能远远领先于其他团队,实现净能量增益的目标。
HB11 总经理Warren Mckenzie 博士当时对媒体表示:“因为我们并不试图将燃料加热到不可能的高温,所以我们回避了半个多世纪以来阻碍聚变能发展的所有科学挑战。” 。 “这意味着我们的开发路线图将比任何其他融合方法更快、更便宜。”
现在,新信息进一步增强了这一想法的学术可信度。这项研究由HB11 首席科学家Dimitri Batani 和合作者Daniele Margarone 领导,并由捷克共和国教育、青年和体育部以及欧盟EUROfision 财团资助,这项新技术已在大阪大学激光工程研究所进行了演示。
这项研究的报告已发表在同行评审期刊《Applied Sciences》 上。
据了解,实验中使用的设备包括短脉冲、高能、拍瓦级激光器,其“相对论强度”调谐至约3 x 1019W/cm2。它聚焦在0.2 毫米厚的氮化硼片的表面上。汤普森抛物面光谱仪被放置在范围的低端,以测量由平行电场和磁场偏转的质子/离子等离子体发射并记录在成像板上。核跟踪探测器用于计算核聚变产生的阿尔法粒子的数量。
该研究的报告指出:“这项工作中提出的结果提供了第一个原则性的实验演示,证明使用PW 级激光器和‘目标内’几何形状从p-B 核聚变中高效产生 粒子。测得的 粒子通量约为1010/sr ,因此这比之前使用相同激光参数但在“投手”几何结构中获得的结果高出一个数量级,这一成果与过去15年报道的p-B核聚变的实验进展一致,也证实了优势。使用直接照射方案来触发p-B聚变反应——至少在粒子通量方面。”
研究人员“粗略”估计通过聚变产生了大约1.4 x 1011 个阿尔法粒子,并指出由于诊断限制,这是一个“显着低估”。他们指出,该过程的整体转换效率(激光到 粒子能量)仍然很低,约为0.005%,但他们表示,结果为潜在机制提供了定性支持,并为进一步研究提供了多种途径。
麦肯齐在一份新闻稿中说:“光是聚变反应的演示就令人非常兴奋。” “但最重要的是,出乎意料的大量反应也让我们深入了解如何优化我们的技术。”进一步增加我们可以产生的聚变能量的重要信息。”
新闻中写道:“HB11 Energy的研究表明,其激光催化的氢硼能源技术目前距离实现净能量增长还有四个数量级。这比任何其他聚变公司报道的要高出许多数量级。尽管在该领域投资了数十亿美元,但大多数都没有产生任何反应。结果显示了清洁能源发电的巨大潜力:氢硼反应中使用的燃料安全且丰富,因为它不是在初级反应中产生的。中子因此产生的短期废物可以忽略不计,还可以为基本负荷电网电力或氢气发电提供大规模电力。”
新闻稿继续说道:“由于HB11 Energy 是迄今为止唯一一家实现核聚变的商业实体,因此它现在是清洁能源圣杯商业化竞赛中的全球领导者。”
此外,该公司还利用这个机会敦促澳大利亚政府提供更多的本地支持和设备,特别是呼吁投资拍瓦级激光设施。