Fusion Technology的无碳能源

TAE Technologies 的重点是核聚变。该公司最近证实，它正在建造一座反应堆，其功能是生产清洁能源。到 2030 年，核聚变将成为这些行动的主要来源。

核电站使用核裂变，即原子分裂。相反，TAE Technologies 采用了一种突破性的方法，重现了太阳内部发生的过程。

这种机制产生和限制等离子体并确保完全安全。

TAE Technologies 是一家美国私营公司，于 1998 年在加利福尼亚州成立，由 200 多名专家组成，其中包括专门从事反应堆和核聚变技术开发的物理学家、工程师。在接受 EE Times 采访时，TAE Technologies 首席执行官 Michl Binderbauer 描述了聚变能的现状及其未来的应用。该公司成立于 1998 年，是加州大学欧文分校物理系的衍生公司。大多数工程师和科学家在加州实验室工作。在全球范围内有大约 250 名员工。该公司已经从一些世界上最成熟的投资者那里筹集了超过 8.8 亿美元的私人资金，包括谷歌、NEA、Venrock 和 Wellcome Trust，以及 Addison Fischer、Samberg 家族和 Charles Schwab 等富有远见的家族办公室。

“TAE 的所有资金都依赖于阐明和实现特定的科学目标。这种“按里程碑赚钱”的方法使我们在 20 年内按时、按预算或低于预算。我们的顾问是科学和工业界最有经验和最著名的名字。多年来，我们的独立科学小组包括多位诺贝尔奖和麦克斯韦奖获得者。我们的董事会成员包括 GE 前首席执行官 Jeffrey Immelt；摩根士丹利前首席执行官约翰·麦克；Richard Meserve，卡内基科学研究所名誉主席，美国核管理委员会前主席；美国前能源部长欧内斯特·莫尼兹；和别的。此外，TAE Technologies 通过包括国家实验室、领先大学、

图 1：米歇尔·宾德鲍尔

聚变能源

核聚变提供了大量清洁能源来帮助缓解全球变暖：聚变发电厂不燃烧化石燃料，不产生温室气体排放或长寿命放射性废物。对于大多数聚变概念而言，该过程首先将不同的氢同位素加热到非常高的温度，导致单个原子失去电子并形成等离子体离子，这是一种必须包含的浑浊物质。然后通过这些高能离子的碰撞展开聚变，从而形成氦和大量能量，理想情况下可以自我维持，无需任何进一步的能量输入。

TAE 的概念源于解决传统托科马克反应堆面临的困难的愿望，例如对氘氚处理技术的需求、氚的有限可用性以及超导磁体的尺寸和成本。TAE 反应器的核心是氢和硼的聚变。

Binderbauer 说，聚变是大自然首选的能源。这与为太阳和恒星提供能量的过程相同，它使地球上的生命成为可能。TAE 将聚变技术视为未来全球能源供应中至关重要的、具有成本竞争力的组成部分。“我们的目标是通过一种安全、清洁、经济、无碳的新能源来减少人类对环境的影响，”Binderbauer 说

他补充说，“聚变是绿色的‘圣杯’，因为它有可能以零碳排放供应我们目前在全球消耗的能源量——更不用说它满足不断增长的需求这一事实。还记得疫情初期吗？由于世界大部分地区一度关闭，排放量显着减少。Fusion 可以复制这些条件（甚至改善它们），而不会造成全球大流行的严重不利影响。”

TAE 的解决方案是利用氢硼聚变，这种反应只发射三个氦核，即所谓的 α 粒子和 X 射线，其能量最终用于驱动涡轮机。

Binderbauer 强调，TAE 的目标也是使用氢硼燃料（也称为质子硼或 p-B11）提供公用事业规模的聚变。“我们相信这是人类对具有成本竞争力的 24/7 无碳基荷能源的最佳选择。氢硼是地球上最清洁、最环保的燃料来源，没有有害的副产品和足够的自然供应来维持地球近 100,000 年。作为一个物种，在我们耗尽这种燃料之前，我们很可能会因自己的行为而灭绝，”宾德鲍尔说。

当前技术和市场

利用地球聚变的能量取决于两个条件：将等离子体保持在足够高的温度下足够长的时间以维持聚变反应。Binderbauer 说，TAE 将此称为 Hot Enough Long Enough (HE/LE) 要求。“对于反应堆的性能水平，足够热意味着至少达到 1 亿摄氏度，这是今天很容易达到的温度。然而，维持这种炎热的环境极具挑战性，因为等离子体是一种微妙的物质，必须保护它免受可能使其衰变或冷却的条件的影响。目标是足够好地限制这种等离子体，使其可以用比聚变反应产生的能量更少的能量来维持。通过这样做，然后可以将净能量释放到电网。在过去的 50 年里，

TAE 在称为先进光束驱动场反转配置 (FRC) 的专有平台方面取得了实质性进展。“与托卡马克的“甜甜圈”形状不同，FRC 是一种线性配置，可在相对简单的磁场中以高磁效率将等离子体保持在空心旋转足球形状中。TAE 的聚变装置由一根 20 米长的管子组成，管子周围环绕着磁铁，等离子环从两端高速射入管子中。当环碰撞时，它们在反应室内形成一个空心足球，然后通过向其中发射加速器束来加热和稳定。这是 TAE 开创的独特创新。因此，这意味着更好的密封性、更高的等离子体稳定性以及具有成本竞争力的商业聚变能源之路，”Binderbauer 说。

通过利用这项技术，TAE 最近在其 Norman 平台上实现了一个重要的科学里程碑，并验证了该公司独特的聚变能源方法。“在以前的实验方案中，我们已经证明我们可以无限期地维持等离子体（足够长）。TAE 现在已经用平均 5000 万摄氏度的等离子体验证了足够热，距离我们下一个平台哥白尼的设计目标只有 2 倍。因此，我们有信心在 10 年中期达到 100+ 百万摄氏度是绝对可以实现的，随后获得许可机会，”Binderbauer 说。

这一成就得到了部署最先进的计算流程的支持，包括与谷歌持续合作的机器学习（产生了验光师算法）和能源部利用百亿亿次计算的 INCITE 计划的处理能力。

随着公司旗下的诺曼里程碑和超导磁体、机器学习、通用机器控制、数据科学、真空技术、加速器技术、高速数字电子等技术现在满足聚变的性能要求，TAE 预计将建立接近十年末的原型发电厂。

Fusion 并不排斥其他技术，Binderbauer 认为它是全面的可再生能源组合的一部分。“我们现在和未来都必须部署其他形式的绿色能源，即使在聚变启动并运行时也是如此。聚变是一种长期的方法，也是一种强大的能源，最终可以为电网提供所需的基荷电力，以补充太阳能、风能和其他可再生能源。由于聚变不依赖于阳光照射或风吹，它可以确保随时可用的电力。此外，由于聚变是一开始就功率密度最高的能源发电技术，而且 TAE 的配置安全、紧凑、具有成本效益且易于部署，因此它可以靠近能源需求，并减少对低效和难看的传输的需求线，”宾德鲍尔说。

发展 TAE 的聚变愿景还导致该公司将其加速器束和电源管理技术衍生的应用程序快速商业化。例如，Binderbauer 指出，TAE Life Sciences 利用 TAE 的加速器光束提供一种生物靶向治疗方式，以解决多中心、扩散和无法手术的癌症。此外，TAE 目前正在移动和固定市场发展合作伙伴关系，以扩大电动汽车的续航里程、效率和更快的充电速度，以及在住宅、商业、工业和公用事业规模的电网应用中的部署。

 

审核编辑 黄昊宇