核聚变动力与科学

我对创造商业核聚变发电所需的巨大挑战有非常全面的了解。 这也是我比较看好熔盐核裂变的原因。 我试图在两个视频中解释这一点。 然而，这是一个复杂的话题。 我将在这里尽可能清楚和简要地说明这一点。

商业核聚变还有多远？

我认为仍然需要技术突破。 最近几十年的核聚变工作主要由托科马克项目（ITER、JET 和韩国的托科马克和中国的托科马克）主导。 Tokomak 将核聚变等离子体保持在环形磁场中。 这些项目需要数年的时间才能建立起来，尝试在几秒钟内产生聚变，而聚变距离真正的净能量大约是 1000 倍。

有很多方法可以尝试开发核聚变来发电。 单个值 启动 告诉我们聚变实验与净功率有多接近：聚变三重乘积。 三重乘积是融合等离子体的三个属性的乘积：

n 等离子体中离子的密度（离子/立方米）
T 这些离子的温度 (keV2)
τE 能量限制时间（秒）

具有最低（又名最可实现）三重产物阈值的聚变反应是氢的两种同位素氘和氚 (DT) 的聚变。 使用 DT 燃料运行的聚变发电厂将具有约 5×10^21 m-3 keV s 或更大的三倍乘积。 有 商业上可行的发电厂的许多其他要求 但三重产品是最低技术里程碑。

三重产品的一个很好的特性是它独立于用于创建聚变等离子体的特定方案，因此它可以用来比较不同类型的聚变方法的性能。 它在磁约束方案（托卡马克、仿星器）、惯性约束方案（激光聚变）和磁惯性方案（MagLIF，FRC 压缩）中是一个有意义的量。

NewEnergy Times 的 Steven Krivit 发表了 26 页的 pdf 和许多其他文章，描述了价值数十亿的 Tokomak 项目 ITER 的虚假陈述。

数十亿美元的 JET（联合欧洲环面）反应堆实验已经运行了数十年。 我认为它的资金每年约为 100 亿欧元或更多。 2019 年 2024 月，英国政府和欧盟委员会签署了 JET 的合同延期。 无论英国退欧情况如何，这都保证了 JET 的运营直到 2020 年底。 21 年 2021 月，JET 升级开始使用氚，作为其对 ITER 贡献的一部分。 59 年 21.7 月 0.33 日，JET 使用氘氚燃料产生 1997 兆焦耳，同时在 700 秒脉冲期间维持聚变，打破了 59 年创下的 Q = 0.33 的 33 兆焦耳记录。Steven Krivit 指出，它需要大约 XNUMX 兆瓦的能量电力在 XNUMX 秒内产生 XNUMX 兆焦耳。 Q = XNUMX 是 XNUMX% 进出等离子体的能量. 700 兆瓦的功率为 3.5 秒供电大约需要 59 亿焦耳才能从等离子体中释放 60 兆焦耳。 墙上的电力大约要少 XNUMX 倍，然后等离子体的电力需要转换回电力。 这要归功于 LPP fusion 中更诚实的数字。 聚变功率实验的总电量输出与输入电量的比例为千分之一。

世界上只有25吨氚。 它不会自然发生。 一个产生千兆瓦的 DT（氘氚）聚变反应堆每年需要大约 150 吨氚。 氚目前在重水 CANDU（加拿大）制造的核裂变反应堆中生产。

DT 聚变反应堆计划需要解决大量氚的繁殖问题。 这意味着产生大量廉价的中子以有效地将锂转化为氚。 这就像说我们将有一个核裂变计划来制造大量的钚。 钚在自然界中并不存在，但你可以通过铀 238 与中子的反应来制造它。 铀 238 占人们所说的核废料的 94%。 铀 238 约占天然铀的 99.3%，占当前新鲜核燃料棒的 97%。

一个可以产生大量廉价中子来培育大量氚的国家意味着该国也可以培育出大量钚。 任何能够大量生产钚的国家，都可以制造大量的核裂变炸弹。

我实际上对此比较满意，因为我认为核裂变炸弹会过时。 世界将在空间和能源方面发展到更好的技术，然后裂变炸弹的破坏性将不再具有军事战略意义，在军事上的重要性将变得不那么重要。 这并不是说应该鼓励扩散。 应该采取措施不要愚蠢，但一个掌握核能用于能源和太空推进的世界将意味着一个核武器相对微不足道的世界。 它们会变得像燃烧弹一样。

成功开发核聚变作为能源必须超越当前产生的相对于所用电力的所有这种小水平，并且要经济地进行。 Tokomak 项目必须隐含地产生这种净正功率，同时保持等离子体数年而不是数年。 我喜欢计划不容纳等离子体的核聚变项目。 这些项目使用脉冲电源。 他们短暂地（几分之一秒）创造了聚变条件，并试图在不使用涡轮机的情况下获得大量电力并输出电力。 使用涡轮机意味着维持核聚变，就像现在像燃煤电厂一样运行的核裂变电厂。 涡轮机在大量持续热量下工作。 想想大规模的煤火。

LPP Fusion 是一家小公司，它正试图获得只有几百万美元资金的先进核聚变。 但是，输入功率百分比与输出功率百分比非常接近大 JET（联合欧洲环面）。 LPP Fusion、Helion Energy、HB11 Fusion、TAE 正在尝试采用脉冲聚变的形式。 请参阅本文的顶部图像。 LPP Fusion 计划亮点如下。

我也更喜欢高级聚变反应的项目。 1 亿度而不是 100 亿度。

这是我的核聚变项目跟踪电子表格图像。

这是 LPP Fusion 的一些幻灯片。