ITER+First Light提出新穎的 核融合

[peter]

==
First Light提出新穎的 核融合

==
韓核融合再獲進展，人造太陽 1 億度高溫維持 30 秒

==
美國國家點火設施在鐳射核融合上取得重大突破輸出能量首度達到了輸入能量的 70%。

==
人造太陽

==
ARC(affordable, robust, compact)反應爐
==

國際熱核融合實驗反應爐（International Thermonuclear Experimental Reactor，縮寫為ITER）是規劃建設中的一個為驗證全尺寸可控核融合技術的可行性而設計的國際托卡馬克試驗。它建立在由TFTR、JET、JT-60和T-15等裝置所引導的研究之上，並將顯著的超越所有前者。此項目預期將持續30年：10年用於建設，20年用於操作，總花費大約100億歐元。「iter」在拉丁文中意為「道路」，因此這個實驗的縮寫「ITER」也意味著和平利用核融合能源之路。
國際熱核融合實驗反應爐（International Thermonuclear Experimental Reactor，縮寫為ITER）是規劃建設中的一個為驗證全尺寸可控核融合技術的可行性而設計的國際托卡馬克試驗。它建立在由TFTR、JET、JT-60和T-15等裝置所引導的研究之上，並將顯著的超越所有前者。此項目預期將持續30年：10年用於建設，20年用於操作，總花費大約100億歐元。「iter」在拉丁文中意為「道路」，因此這個實驗的縮寫「ITER」也意味著和平利用核融合能源之路。

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%B8%E8%81%9A%E5%8F%98



https://www.youtube.com/watch?v=jqfpRjfXAxI


新創團隊野心大，將以低成本打造核融合發電站| TechNews
http://technews.tw/2014/08/19/startup-nuclear-fusion-helion-energy/
來自美國華盛頓的能源新創公司 Helion Energy，對核融合發電抱有巨大野心，計畫在三年內建造「輸出能量大於輸入能量」的核融合發電站，不僅如此，他們認為打造核融合反應爐的價格只需要幾百萬美元就可以達成，日前並完成首輪募資，有兩家公司 Y Combinator 和 Mithril Capital Management 投資 150 萬美元。


Helion Energy 由四位來自 MSNW 科學家所創立，MSNW 是從華盛頓大學獨立出來的公司，聚焦於將電漿物理學的相關研究轉化為航空與發電等商業應用，當初他們離開的原因是希望借助其它領域的電子設備技術，做出磁侷限核融合反應爐。到目前為止，Helion Energy 已投入 10 年的時間研究核融合的可行方式，最近研究團隊發現空間推進的技術配上智慧電網能用來控制磁場，甚至能「擠壓」其內的電漿提升核反應速度。

但這家公司並不打算一開始就設計大型發電廠，而是想與小型且分散式的發電站競爭，一來所需投入的成本較少，是其它百億等級起跳的大型核融合發電計畫的零頭，Helion Energy 的執行長柯特利（David Kirtley）表示這個反應爐「只需要幾百萬美元」；二來競爭者較少，某些採取傳統柴油發電方式的地區因交通不便，燃料運輸成本高，目前沒有好的方式能滿足這些市場的需求，對 Helion Energy 來說相對機會較大。



太陽核心溫度1500 萬度低溫 但是 因為重力下有高密度

http://pansci.tw/archives/58237
環磁機內部的核融合反應所需的溫度高達1億度，是太陽核心溫度的7倍！溫度這麼高是因為我們的耐心有限，希望能夠快速產生能量。太陽內部製造能量的速率非常低─即使核心中最熱的部 分也只有0.3瓦/公升。這個值比你的身體釋放出來的能量密度還要低（體重75公斤的成人平均會釋放出75瓦的能量，即1瓦/公升）。 太陽巨大的體積再加上所有的熱最後都會擴散到表面，彌補了低能 量密度。但是環磁機的體積有限，所以必須用更高的溫度，以及更容易反應的燃料（氘和氚，而不是一般的氫）來提高核融合的速 率。這些重氫的原子核裡含有額外的中子；中子不會影響排斥力的 大小（因為不帶電），但是會增加核力，從而提高原子核融合的速率。



相對人工的須要產生到一億度或  5000萬度高溫
 須要靠磁場 +  電磁波加熱到高溫來引發 核融合

[TT]

ITER 的是磁局限甜甜圈 (Tokamak，形狀像甜甜圈) 反應爐
洛克希德馬丁之前公布的那個應該也是磁局限，但是看樣子不是甜甜圈形式
Helion Energy 的應該算是磁發動的慣性局限反應爐
美國 NIF 的則是雷射發動的慣性局限反應爐

我個人是比較看好慣性局限 

[peter]

Tokamak 不是主流嗎

牛頓雜誌這期有提到這


http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%85%A3%E6%80%A7%E5%B1%80%E9%99%90%E8%9E%8D%E5%90%88
慣性局限融合（英語：Inertial confinement fusion，縮寫為ICF），也譯為侷限慣性核融合、慣性約束核融合、慣性限制氫融合、慣性局限融合，是一種核融合的技術。這項技術利用雷射的衝擊波使得通常包含氘和氚的燃料球達到極高的溫度和壓力，來引發核融合反應


國家點火設施（NIF）將固態燃料球放在環空器內，紫外光雷射由環空器兩端孔洞射入，但沒有直接射擊燃料球，而是照射環空器內壁，並將之加熱到發出強烈的X光束。由X光束照射燃料球，使燃料球發生內爆而產生核融合反應。這個作法的優點是，由環空器發出的X光束，可以更均勻的照射到燃料球表面，讓表層的爆裂時間更一致，在短時間內匯集最大能量。


ICF 只是引發 發生後電漿還是須要 靠Tokamak 慈場把電漿封起來吧 .

還是說  ICF 點發後那燒完後下個能量要如何 再放入中間 ??

[TT]

最簡單的解釋法：

磁局限核融反應試連續反應 => 瓦斯爐火
慣性侷限核融反應是脈衝反應 => 活塞內燃機

我覺得ICF的比較容易實用化的原因是：小型化應該比較容易，起爐時間與耗能應該非常少
還有一個重點：ICF的工作原理基本上跟核彈頭相同 (外爆震波壓縮鈽核起爆)，既然不能做核試爆那就...  

[TT]

http://aviationweek.com/technology/skunk-works-reveals-compact-fusion-reactor-details
這個是介紹洛克希德馬丁的核融爐，一樣是磁局限但是不用甜甜圈

[peter]

中国大型反场箍缩磁约束聚变实验装置在合肥开始总装
http://www.cnbeta.com/articles/384195.htm

在托卡马克基础上研制的反场箍缩磁约束聚变实验装置（英文：Torus Experiment）则是这一领域的最新成果，美国在1999年投入使用的“国家球形环实验”装置是世界首个此类装置。今天，据中国科大新闻网报道，我国的KTX（中文简称“科大一环”）装置已经进入最后整体安装调试阶段。这一成果也许仍未改变“可控核聚变距离现在还有25年”的现状，但这意味着中国在这一领域与世界领先国家的差距又有缩小。在可控核聚变领域，中国和美国目前是世界上投入最大的两个国家，据公开报道，中国目前已知的大型核聚变实验装置已有16个，仅次于美国的28个，第三名俄罗斯为5个。

不过观察者网查询发现，合肥工业大学2014年的一篇论文（作者王浩，导师宋云涛、王松可）指出：反向场实验揭示了许多不同于托卡马克物理的有趣现象，有的与空间和天体等离子体有密切联系，如可能的发电机机制问题。但从实现聚变的角度看，反向场的进展不理想。达到的等离子体参数很低，密度也不高，比压只有较小的提高（与托卡马克相比），而能量约束时间仅达毫秒量级。以最大的RFX装置为例，虽然该装置尚未在最高参数下运行，今后仍有提高等离子体参数的余地，但在目前已达到的参数下，等离子体总体参数明显低于同等欧姆电流下的托卡马克装置。这主要是反向场位形下的能量损失过大，杂质不易控制，而这一般是短脉冲实验的内在缺点，这一缺点可能严重阻碍反场位形反应堆应用前景。目前没有建造更大装置的规划，反向场研究已不再作为有可能代替托卡马克的替代途径。

[peter]

TAE 說
http://familystar.org.tw/index.php?option=com_smf&Itemid=45&topic=27558.0

[peter]

https://technews.tw/2017/12/07/iter-nuclear-fusion-plasma-tokamak-magnetic-confinement-fusion/

世界上最大的核融合實驗反應爐 ITER 最近宣布其施工已完成一半，專家估計它將在 2025 年 12 月進行第一階段測試，若實驗成功，將協助第一批核融合發電廠在 2040 年前投入運行，營運成本和核分裂反應爐相當，但少了反應爐熔毀的風險，也不會再產生壽命超長的放射核廢料。


國際熱核融合實驗反應爐（ITER）為一個旨在研究可行性核融合的巨型工程，目標是從電漿物理實驗研究到大規模電力生產的核融合發電廠，建成後將成為世界上最大的磁約束電漿物理學實驗場，同時也是目前建設中、世界上最大的實驗性托卡馬克（Tokamak，註）核融合反應爐。

ITER 項目由歐盟、印度、日本、中國、俄羅斯、南韓和美國 7 個成員實體資助和運行，歐盟為 ITER 主辦方，貢獻資金約 45% 左右，其他六方各貢獻約 9%，項目則預期將持續 30 年：10 年用於建設，20 年用於運行。

[peter]

https://www.cool3c.com/article/155322

[吳柏賢]

https://www.aorqu.com/%E5%A6%82%E4%BD%95%E7%9C%8B%E5%BE%85%E4%B8%AD%E5%9C%8B%E3%80%8C%E4%BA%BA%E9%80%A0%E5%A4%AA%E9%99%BD%E3%80%8D%E6%9D%B1%E6%96%B9%E8%B6%85%E7%92%B0-east-%E9%A6%96%E6%AC%A1%E5%AF%A6%E7%8F%BE-1-%E5%84%84/zh-tw/?fbclid=IwAR1gFz8ERvGEfe-sDPRXAkUzqu4fOI-OOGc8IEF3hNGMXRv1Xl3-iZ6I890

為什麼研究核能？
一個文明有多先進，很大程度上取決於這個文明對能源的利用效率。

遠古時期對火的使用，使得我們脫離了茹毛飲血的原始社會。蒸汽機、內燃機的大規模的使用，則使高效利用化石能源成為現實，推開了工業社會的大門。

下一階段的人類屬於什麼文明我不清楚。但我知道，人類若想要走出大氣層進入群星之間，核能這個科技樹是一定要點滿的。
原因很簡單，地球上沒有任何能源的能量密度，能與核能媲美。同樣體積的燃料，核能釋放的能量，足足是化石能源的幾百萬倍。

[peter]

https://iknow.stpi.narl.org.tw/Post/Read.aspx?PostID=15746
ARC(affordable, robust, compact)反應爐是一種經濟實惠、堅固、緊密的產物，它是為了要減少核融合科學設備(fusion nuclear science facility, FNSF)的大小、成本、和複雜度所設計出的概念。更強的磁場可以產生核融合反應中超熱離子體(superhot plasma)所需的磁約束(magnetic confinement)，而且是在比過去設想的更小設備中。

[peter]

http://www.mittrchina.com/news/5717 

9 月 29 日，《等离子体物理学杂志》（Journal of Plasma Physics）专刊一举刊登7篇研究论文，全面报道了美国麻省理工学院（MIT）与初创公司 Commonwealth Fusion Systems 关于新型可控核聚变反应堆研究工作的重大突破。

在一系列论文中，研究人员详细阐述了其关于小型化可控核聚变反应堆的理论研究进展。他们宣称，在使用了新型高温超导材料之后，其设计的 SPARC 反应堆将能达到与国际热核聚变实验堆（ITER）同等级别的性能指标，而体积却只有后者的 2%。

如果项目能够如期在 2025 年完成，这将成为世界上首个输出能量大于输入能量的可控核聚变反应堆，将人类关于可控核聚变反应的研究进展大幅提前至少十年；更为未来小型化、低建造难度的商用可控核聚变反应堆指出一条全新的发展路径。

[peter]

國國家點火設施在鐳射核融合上取得重大突破  輸出能量首度達到了輸入能量的 70%。

https://chinese.engadget.com/laser-powered-fusion-energy-breakthrough-010058485.html

[peter]

韓核融合再獲進展，人造太陽 1 億度高溫維持 30 秒  https://technews.tw/2021/11/25/kstar-nuclear-fusion/


南韓國家核融合研究所（KFE）再報喜，所研發的托卡馬克核融合裝置 KSTAR 成功讓攝氏 1 億度高溫電漿維持 30 秒，而南韓最終目標是將電漿維持 300 秒，希望可以在 2026 年達成目標。

目前許多國家都希望能在地球上打造一座能量媲美太陽的核電廠，透過核融合技術達成能源里程碑，其中又以由美國、歐洲、中國、印度、日本、俄羅斯、南韓等 35 國共同出資打造的國際熱核融合實驗反應爐（ITER）最為知名。

但目前科學家仍難以重現核融合反應，好比太陽核心溫度達攝氏 1,500 度，每秒會發生 6.2 億噸氫的核融合，如果要在地球打造核融合電廠，電漿溫度得達到 1 億度，使原子核和電子分開產生電漿。

KSTAR 位於南韓大田研究基地，由 KFE 與首爾大學、美國哥倫比亞大學合作研發，同時也是國際熱核融合實驗反應爐（ITER）研究的一部分。

KSTAR 於 2007 年落成，2008 年投入運行並成功產生初始電漿體，2016 年將電漿加熱至攝氏 5,000 萬攝氏度並維持 70 秒，
雖然記錄在 2017 年被中國全超導托卡馬克核融合實驗裝置（EAST）的 102 秒超越，但 KSTAR 在 2018 年成功將離子電漿溫度提升到 1 億度。

[peter]

https://www.inside.com.tw/article/27277-nuclear-fusion

 恆星核融合是因有強大重力  1500萬度下反應 , 人工核融合 目前用很多雷射光產生極高溫攝氏1億度 方式去點燃  , 
  英國新創 公司 First Light 稱在核融合領域獲重大突破


英新創First Light提出新穎的 核融合 大幅降低成本
   英國新創 First Light 認為他們的方法更容易達成核融合商業化，並且已經過英國原子能管理局證實可行。

目前主流的核融合研究，主要是透過約等於 10 倍太陽溫度的高溫電漿，在甜甜圈形狀的巨型複雜反應爐中融合原子，並藉此產生巨大能量。位於英國的歐洲聯合環狀反應爐（環磁機）就是運用此方法，並且 2022 年初剛破紀錄， 5 秒鐘產生 59 MJ (百萬焦耳) 的能量，相當於引爆 30 英磅 TNT 炸藥。不過這種核融合的作法相較起來裝置龐大且複雜，而且需要搭配高溫雷射以及添加稀有金屬，成本高昂。

First Light 的方法則截然不同，透過他們稱為「友善的大槍」（Big Friendly Gun）的裝置，以每秒 4 英里（約 6.4 公里）的速度用氣槍射擊小粒子到高溫壓縮的重氫同位素燃料鏢靶上，就能達成核融合，而且每個鏢靶成本大約只要 10-20 英鎊。

雖然沒有詳細的數據，不過根據 First Light 的說法，每塊鏢靶可以產生一戶一般英國家庭 2 年所需電量，
並且相較環磁機的核融合成本可降低至千分之一。

儘管 First Light 的方法看似能以低成本又更簡單的方式產生核融合，但目前規模過小，數據也不足，距離應用也還相當遙遠。

相較於核分裂，核融合不需要處理放射性廢料，是真正的綠色能源，也是太陽產生熱能的主要機制。
但不論是 First Light 提出的新方法還是各國投入的高溫電漿核融合裝置，目前都還在實驗的階段，
為了營核融合環境所輸入的能量遠比輸出的能量要來得多，無法真正應用於發電，遑論商業化使用。



WIKI

聲致發光
是指當液體中的氣泡受到聲音的激發時，氣泡內爆（implosion）並迸發出極短暫的亮光的現象。

氣泡核融合（bubble fusion）
最讓人感興趣的是，既然氣泡內部可能處於如此高溫下，我們甚至有可能利用聲致發光作為達到核融合臨界溫度的方法。
如果氣泡內的溫度和壓力都夠高的話，在太陽和其他大型星體中發生的核融合效應可以在如此微小的氣泡中發生。這種可能通常也被稱為氣泡核融合（bubble fusion）