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聖地牙哥加利福尼亞大學、OpenStar 獲美能源部補助 推進偶極核融合研究

圖/示意圖

商傳媒|責任編輯/綜合外電報導

聖地牙哥加利福尼亞大學(University of California San Diego)的研究團隊,與業界夥伴 OpenStar Technologies(OpenStar)攜手合作,已獲得美國能源部 Office of Science 頒發的 Innovation Network for Fusion Energy (INFUSE) 補助。這項補助旨在推進核融合能源的發展,特別是偶極核融合(Dipole Fusion)技術。

核融合能源,即透過模擬太陽核心的反應,讓兩個輕原子核結合成一個較重的原子核,並釋放出巨大能量,被視為未來清潔能源的潛力來源。此研究計畫將著重於利用 OpenStar 旗下實驗裝置 Junior,首次對懸浮偶極電漿的紊流進行「相襯成像」(phase-contrast imaging)測量。懸浮偶極電漿是一種利用單一懸浮超導磁鐵來約束電漿的方式,被認為是實現商業磁約束核融合能源中一個可能更簡單、更具擴展性的途徑。

美國能源部的 INFUSE 計畫,目的在於透過公私夥伴關係,提供核融合產業技術與財務支援,加速新興或先進核融合技術的實現。在該計畫下,Office of Science 會撥款協助公司申請者,以便他們能運用美國能源部國家實驗室(U.S. DOE national labs)及美國認可大學的世界級專業知識與能力。

由 Alessandro Marinoni 領導的聖地牙哥加利福尼亞大學研究團隊,將憑藉其在電漿診斷方面的專業,在 Junior 裝置上建置並啟用首個相襯成像系統。來自紐西蘭的核融合公司 OpenStar,則透過其美國子公司 OpenStar USA 參與此計畫。OpenStar 正在開發懸浮偶極,作為近期生產醫療放射性同位素的中子源,並朝電網規模的核融合能源邁進。

此懸浮偶極設計簡化了工程複雜性,透過其可壓縮穩定電漿維持高貝塔值。然而,要將其效能推估至反應爐規模,需要透過經各種裝置驗證的預測模型與經驗定標定律。電漿密度和電位的快速波動會導致熱量和粒子在磁場中的傳輸,這將決定未來反應爐所需的尺寸、成本和設計規格。因此,對紊流的精確特性分析是建立偶極基礎的關鍵一步。此 INFUSE 補助下的相襯成像技術,能提供絕對校準且非擾動的電漿密度波動時空演變測量,有助於驗證傳輸模型,進而推估偶極的反應爐規模性能。

研究人員 Peter Fimognari 表示,紊流傳輸主導了能量約束,而這決定了懸浮偶極所需的尺寸。無論是用於製造同位素或電力,尺寸都影響著成本。此次合作將 Alessandro Marinoni 的專業知識與 Junior 實驗裝置結合,能驗證用於估算未來設備尺寸的傳輸模型。