位于马萨诸塞州剑桥市的初创公司 Cambridge Heavy Industries 正在开发一种可以放在桌面上的实验性核聚变装置,试图缩小通常与大型工业设施以及大规模激光器或磁体阵列相关的聚变系统。
该公司目前在麻省理工学院(MIT)附近的一间小型实验室内秘密运营。联合创始人兼首席执行官 Yun Kai 在接受 TechCrunch 采访时展示了系统组件。该设计依靠激光压缩燃料靶丸,但与一些惯性约束设计相比,使用的激光束数量更少。
更小的设计与更多实验
该系统使用两台主激光器启动点火过程。其中一台被分成多条光束线路,将光线以同心环的形式依次发射到一个扁平的圆形燃料靶上,发射时序从外向内。第一道环会启动一道向中心移动的压力波,随后几道环在适当时刻强化这道波。
当冲击波抵达靶心时,另一台激光器会发射脉冲,产生热量和磁场。据 Kai 介绍,该设计能够以相对较低的激光功率产生高压。这一理念源自 MIT Keith Nelson 实验室为研究极端条件下材料而开展的研究。
Kai 认为,装置体积小有助于加快实验和调整;公司目标是每天进行50至80次实验或脉冲。由此产生的数据将用于人工智能模拟,以改进设计。
融资与扩展计划
Cambridge Heavy Industries 最近在由 Azolla Ventures 领投的种子轮融资中筹集了620万美元,Overlay、Neta Foundation、P3A、MassCEC 和 Rothrock 家族参与了本轮融资。
公司计划在大约十年内开发一座基于这一概念的发电站。该电站将比目前的桌面原型更大,但会小于一些其他聚变设施;Kai 估计其规模大约相当于两个篮球场。核心考验将是确定该设计能否产生足够的能量,为一座实用电站提供支持。
以氚作为早期商业路径
在建成发电站之前,公司计划利用较小的装置生产氚。氚是氢的一种稀有同位素,被用作目前大多数在开发中的聚变电站的燃料。氚的价格约为每克3万美元,目前全球仅有大约40千克氚。
每座电站所需的氚数量有限,每年大约只需几克。但一项最新研究预计,如果没有新的来源,到2054年将出现约28千克的缺口,按当前价格计算相当于约8.4亿美元。其他聚变公司正在开发燃料系统,使其反应堆能够在很大程度上满足自身的氚需求,但这些系统的开发可能需要长达十年。
为什么这则消息重要?
桌面原型目前还不能证明其具备商业发电能力,从小型实验过渡到电站还需要扩大设计规模并证明其能源可行性。不过,这一方法提供了两条明确的发展路径:通过小型装置加快数据收集,并在聚变电站普及之前,尝试将氚稀缺问题作为该行业的基础设施问题加以解决。该系统能否在实践中实现聚变,以及扩大规模后的经济性,仍是悬而未决的问题。