实验室里,科学家利用太阳能生产无限清洁能源

在实验室中进行的核反应(称为核聚变)，为太阳和其他恒星提供动力，这听起来很复杂。

核聚变有潜力创造大量不含碳的清洁能源。因此，尽管目前还没有科学家能够从聚变中创造可用能源，但一些公司正在进行这项研究。

科学家们为实现该目标而制造的装置称为反应堆，这个反应堆非常重，耗资数千万美元，是几十年科学研究的巅峰。

TAE科技公司总部设在加利福尼亚州的富特希尔牧场(Foothill Ranch)，是一家采用独特反应堆设计的聚变公司。最近，该公司在探索聚变可用能源方面实现了新成就。TAE科技公司分享了这个虚拟实验室，来解释核聚变技术潜力何在。

让我们来一探究竟。

如何达到5000万摄氏度

要想在地球上重建聚变，首先，氢等较轻的原子必须加热，直到达到物质的第四种状态――等离子体。(前三种状态是固体，然后是液体，最后是气体。)

TAE科技公司首席执行官迈克尔・宾德鲍尔(Michl Binderbauer)表示，气体必须“过热”才能产生等离子体。

然后，过热等离子体必须维持足够长的时间，并处于足够稳定的状态才能够释放能量。

今年4月，TAE科技公司(成立于1998年)宣布，利用其磁场反向配置(FRC)机器，它能够在超过5000万摄氏度的温度下产生稳定的等离子体。这台机器的别名为诺曼(Norman)，这个别名以宾德尔鲍尔( Binderbauer)已故的导师诺曼・罗斯托克(Norman Rostoker)的名字命名。

虽然这个成就很重要，但这个温度不是聚变实验室产生的最热温度。聚变工业协会执行理事安德鲁・霍兰德(Andrew Holland)表示:“中国人和韩国人已经在他们的托卡马克(聚变机器)达到了1亿多度，这个实验很不一样。”。

下面的视频显示，等离子体在TAE的聚变机器中形成并维持。

一种不同的聚变反应堆

通常来说，荷兰提到的环形托卡马克机器用于聚变反应。但据宾德尔鲍尔(Binderbauer)说，TAE的FRC反应堆建造和维修成本较低，系统也不太复杂。

TAE的FRC机器诺曼(Norman)，在照片和下面的视频中可以看到，建造成本为1.5亿美元，建造时间为2016年年中至2017年年中。

它长80英尺，高22英尺，重60000磅。

宾德尔鲍尔告诉《美国消费者新闻与商业频道制造》：“首先，这台机器制造一个真空内部。然后我们引入一些粒子，比我们房间里的空气密度小一百万倍左右，所以那里的粒子数量很少。”

在机器的两端，氢气加热后形成等离子体。然后这两种等离子体在机器的中间碰撞在一起。请看下面的视频片段。

粒子束加速器(见下面黄色末端的照片)将碰撞在一起的等离子体保持在适当的位置，以发生聚变。

宾德尔鲍尔称，TAE科技公司使用氢硼燃料，这是地球上最清洁、最环保的燃料，不产生有害的初级副产品。”

霍兰德表示：“但是使用氢硼，需要更高的温度来实现聚变，所以要困难得多。”

达到5000万摄氏度为TAE赢得了2.8亿美元的投资，投资者包括瓦肯、文洛克、NEA、威康信托、谷歌和科威特投资局，以及艾迪森・费舍尔、阿特・萨姆伯格和查尔斯・施瓦布的家族办公室。TAE科技总共从投资者那里筹集了8.8亿美元的资金。

但是5000万摄氏度仍然不足以产生所谓的“净能量”。在目前的技术下，聚变夺取了它创造的所有能量来维持自己的反应，没有留下任何净能量来驱动其他东西。

为了获得净能量，TAE将利用最近获得的资金建造下一代FRC，称为哥白尼。根据TAE 4月份的一份声明，它将在超过1亿摄氏度的温度下运行良好，模拟净能源生产状态。

哥白尼的设计，看起来和诺曼很像，但还在设计中。

聚变的未来

宾德鲍尔说：“我们的计划，也是我们一直在执行的计划，即在20世纪20年代末将一个示范电厂投入使用，这样就可以达到商业化。”

但对聚变的一个常见不满是，认识到聚变对气候变化有所帮助，需要时间过长。

世界核能协会(World Nuclear Association)的高级分析师乔纳森・科布(Jonathan Cobb)表示:“核聚变有很大的潜力，能够为清洁能源的未来做出贡献。但即使在21世纪20年代实现了净能量，实现核聚变的广泛应用仍然有一段路要走。”

Binderbauer表示，他认为核聚变很重要。在未来的25年里，我们将使世界电力需求翻一番。所以问题在于，电力将如何产生？