核聚变公司以手枪虾为灵感，在Z Machine上创造1.85TPa压力记录

近日，一家总部位于英国英格兰牛津郡的聚变初创公司 First Light Fusion 宣布，其在美国桑迪亚国家实验室的“Z 机”（Z Machine）上，以 80 太瓦（TW）的功率创造了 1.85TPa 的压力记录（编者注：TPa 是一种压强单位）。

“我们很高兴地报告，在‘Z 机’上的首次尝试取得了巨大成功，打破了该设施的压力记录。”该公司创始人兼 CEO 尼克·霍克 （Nick Hawker）对媒体如是说。

（来源：First Light Fusion 官网）‍

了解核聚变的人都知道，它利用与恒星产生光和热相同的过程，将氢和其他轻元素进行融合，从而释放大量的能量。多年来，该领域的科学家一直希望可以利用这种能量，为全世界提供无限量且零碳的电力。

作为一家有名的聚变初创公司，First Light Fusion 于 2011 年从英国牛津大学分离出来，始终致力于解决全球能源系统脱碳的迫切需求。

据了解，该公司采用的是一种非常特殊的惯性约束方法，名为射弹聚变，旨在通过使用超高速射弹压缩目标，来产生聚变所需的极端温度和压力。

射弹聚变与现有的聚变不同，不仅不存在长寿命放射性废物，也没有反应堆熔毁的风险，因此基于该方式所获得的能源，理论上能够满足安全、清洁和几乎无限的能源要求。

值得一提的是，该公司提出的这种方法，实际上受到了手枪虾的灵感启发。

手枪虾，也被喻为会“开枪”的虾。它有一个超大的爪子，可以通过非常高的速度“咔嗒”一下关闭。因为运动速度超快，所以会向水中发射冲击波，并对水产生巨大的压力，使后者破裂并形成气泡。

当冲击波与气泡相互作用时，气泡的破裂速度会和它形成的速度一样快，里面的水蒸气也会被加热到数万度，并发出明亮的闪光。

虽然这里的数万度听起来令人惊叹，但聚变所需要的温度是数千万度。

并且，First Light Fusion 使用的也不是虾爪，而是更大、更快的“锤子”，即一种高速射弹。

具体来说，由于惯性聚变是一个脉冲过程，就像内燃机一样，通过输入少量燃料来引发火花并让它燃烧。

（来源：First Light Fusion 官网）

对于现有的主要惯性聚变方法而言，其通常采用大型激光器作为“火花塞”，来驱动反应的触发，而射弹聚变是用高速射弹代替，也就是让射弹撞击含有聚变燃料的目标。该目标在汇集射弹能量的基础上，驱动燃料发生内爆，并得到发生聚变时必需的密度和温度。

因为射弹聚变所需的速度非常之高，所以该公司分别开发了一个放大器和一个燃料舱。

放大器有以下两个作用：

首先是增加射弹冲击后得到的压力，向燃料提供更高的压力。这种放大降低了所需的射弹速度，但却让燃料的内爆速度比原始冲击加快了许多。

其次是实现收敛。虽然原始冲击仅来自一侧，但燃料会受到多个方向的挤压，所以这一作用对实现聚变需要的最终密度来说至关重要。

事实上，该公司的射弹聚变方法非常简单。

例如：

其一，发射弹丸的机器很大，但技术却并不复杂。

其二，电磁发射虽然涉及许多不同物理过程的微妙平衡，但机器本身是由低成本的现成组件制成的。

其三，弹丸对目标的冲击以及放大器中压力的聚焦，也十分明确。

其四，发电厂的概念很容易理解。具体来说，目标只需被扔进反应室，射弹就会通过同一入口向下发射，以便在正确的时刻赶上目标。而容器的形状简单，有一个入口孔，允许使用液态第一壁。

由于流动的液体可以帮助反应室不会被所输出的巨大能量影响，因此液态第一壁能够巧妙地回避其他聚变方法需要面临的一些工程挑战。

不过，该公司虽然相信射弹系统可以提供具有成本竞争力的生产电力的最佳途径，但他们也依然关注其他的替代方法。

比如，如果激光成本能够大幅下降，他们还打算开发一种额外的驱动器，并将这种激光器与目前的技术设计进行结合，以增加更多优势。

显而易见，First Light Fusion 在全球最强大的脉冲电源设施“Z 机”上的实验，正是该公司对其技术的一次测试。

First Light Fusion 对媒体表示：“它的峰值功率为 80 太瓦，超过了世界上整个电网的功率。它以电磁方式发射射弹，速度也比世界上任何其他设施都快。”

参考资料：

https://www.rechargenews.com/energy-transition/the-80-trillion-watt-shot-holy-grail-fusion-energy-pioneer-claims-record-at-world-s-most-powerful-machine/2-1-1609341

https://en.wikipedia.org/wiki/First_Light_Fusion

https://firstlightfusion.com/

https://firstlightfusion.com/media/first-light-fusion-announces-close-of-series-c-fund-raises

支持：邹名之

运营/排版：何晨龙