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极低成本的小型氢硼聚变发电机制造商—LPP Fusion的最新燃料测试结果如何?

Dots机构投资者社区  · 公众号  ·  · 2024-11-28 08:15

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LPP Fusion是一家致力于开发聚变能源的公司,其主要技术是Focus Fusion,即利用DPF设备(密集等离子聚焦装置,Dense Plasma Focus)和无放射性废料的燃料来实现聚变反应。 与其他 氢-硼聚变商业公司相比, LPP Fusion以其紧凑的DPF技术和低成本目标而独具特色。

(目前主要的 氢-硼聚变商业公司最新 进展可以跳转以下链接阅读: 新奥集团 "Physics of Plasmas" 期刊发表新奥球形环氢硼聚变技术路线论文 TAE Technologies 从实验室到电网:TAE Technologies的聚变能源之旅 HB 11 Energy 突出激光硼靶技术过程转化,澳大利亚HB11正加速聚变能开发

LPP Fusion 目标

DPF设备 的核心是电极,这些电极能够将等离子体中的丝状物“聚焦”到一个点,称为等离子体点(plasmoid),聚变反应就在此发生。由于DPF设备 无需外部磁铁或激光,设备 紧凑且 构造简 ,整个设备可以放在一个小房间里,这使得其成本非常经济。 当前, LPP Fusion使用的 聚变实验装置 FF-2 B 的建造成本不到50万美元。

在燃料选择上,LPP Fusion的目标是使用无放射性废料的燃料, 所以他们特别 关注氢-硼(pB11)燃料,这种燃料产生的聚变反应不产生中子,不会产生任何放射性废物, 硼在自然界储量丰富且容易获取,这使得氢-硼聚变燃料供应链更为稳定和可持续。 因此从理论上来说,Focus Fusion能源发电机可以产生几乎无限的环境清洁能源。

公司最终愿景是设计一个小型的5 MWe(兆瓦电力输出)无中子 p-B11 Focus Fusion 发电机,其中大约2/3的聚变能量以离子束的形式释放,可以通过先进的变压器产生电力,剩余的1/3能量以X射线形式释放,可以通过多层光电设备捕获。

Focus Fusion 发电机 成本极低 每瓦成本约为十分之一美元,每千瓦时电能成本为半美分,远低于当前可用的任何能源。 预计工作原型发电机可以在2026-2030年之前准备好并投入生产。

最新燃料测试结果

近日, LPP Fusion首席科学家埃里克·莱纳(Eric Lerner) 马来西 亚吉隆坡举行的第17届国际等离子科学与应用会议上对外 宣布了 FF-2B聚变装置中使用氢-硼燃料的测试结果。

LPP Fusion分别于11月1日和4日 FF-2B装置上 第一次 使用十硼烷(一种氢和硼的化合物)进行 了两次实验放电。但是由于加热系统不完善,这些初步测试尚未达到聚变反应所需的条件(真空室内的十硼烷气体压力达到1.5托),初步测试的十硼烷气体压力只达到了0.8托。这意味着等离子体的压缩不足,所以未能产生足够的密度和温度来启动聚变反应。

事实上,要想顺利启动聚变反应,需要将真空室所有部分的温度都保持在80到90摄氏度之间,这很有必要但同时也十分棘手。这是 因为十硼烷在室温下是固态粉末,需要通过加热以释放出足够的蒸汽来填充真空室。但是,就 像水蒸气会在冷表面上凝 结一样,十硼烷蒸汽也会在室内任何较冷的表面上凝结 ,而且仅仅通过增加热量是无法避免出现这些冷点的。另外, 十硼烷在100摄氏度时会熔化,熔化 将大大减少其表面积,使得蒸发过程变慢。同时 设备中的聚酯薄膜绝缘也必须保持在110摄氏度以下以避免损坏。

虽然LPP Fusion的最新测试并 没有达到聚 变条件,但是测试也产生了一些令人鼓舞的结果。

首先,11月1日的放电产生了压缩(如图1所示),尽管压缩很小,但却只利用了所需气体的一半,这表明在正确的压力下,实现强大的压缩应该不会太困难。

图 1.这是使用十硼烷燃料第一次实验放电的电流变化率图表,该图显示了 2.7 微秒处存在小幅下降,表明发生了小的收缩。

此外, Eric Lerner 曾预计放电后十硼烷的化学分解会严重覆盖真空室的窗户,使它们完全被遮挡。然而情况并非如此,第二次射击的窗户足够清晰,可以获得良好的光学光谱,显示出预期的硼线(如图2所示)。

图 2. 这是第二次十硼烷实验放电的光谱,显示了硼( 用 B 标记 )线,以及来自阳极 (最左边) 的铍(Be) 和来自氧化物 (最右侧 的氧(O)。

基于这些初步结果, LPP Fusion 将在热工程师协助下加快完善加热系统,预计在12月能够 解决真空室 “热泄漏 ”问题, 并在今年年底前再次尝试启动聚变反应实验。

参考链接:

  • https://www.lppfusion.com/long-awaited-boron-tests-start/
  • https://lynceans.org/wp-content/uploads/2021/02/LPP-Fusion_US-converted.pdf
  • https://www.eetimes.eu/the-crucial-role-of-computer-driven-simulation-in-nuclear-fusion/
  • https://link.springer.com/article/10.1007/s10894-023-00345-z
  • https://www.x-mol.com/paper/1633918623916027904/t
  • https://www.lppfusion.com/technology/focus-fusion-energy/
  • https://www.lppfusion.com/about-lppfusion/

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