UCLA將參與美國(guó)能源部4200萬美元項(xiàng)目，利用3D打印技術(shù)推進(jìn)核聚變凈能量增益

2023年12月25日，南極熊獲悉，加州大學(xué)洛杉磯分校 (UCLA) 宣布，該校已加入一個(gè)由能源部資助、耗資4200萬美元（約合2.9億人民幣）的跨機(jī)構(gòu)、多學(xué)科項(xiàng)目，旨在推進(jìn)基礎(chǔ)慣性聚變能源研究。這一項(xiàng)目涉及三個(gè)主要中心，分別位于科羅拉多州立大學(xué)（CSU）、羅切斯特大學(xué)（UR）和勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL），后者在去年12月實(shí)現(xiàn)了一個(gè)重大突破，首次實(shí)現(xiàn)了聚變反應(yīng)的凈能量增益（net energy gain），證明了聚變能夠成為可用能源。

△合作開發(fā)一種可持續(xù)的聚變清潔能源

在這一項(xiàng)目中，加州大學(xué)洛杉磯分校的物理學(xué)家、工程師和材料科學(xué)家將與勞倫斯利弗莫爾和羅切斯特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)緊密合作。聚變過程中，兩種氫同位素在高溫等離子體狀態(tài)下結(jié)合，釋放巨大能量。這一過程是太陽和其它恒星的能量來源，與當(dāng)前核反應(yīng)堆使用的核裂變不同，聚變不會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)壽命放射性廢物，因此具有提供大量、可靠且無碳排放能源的潛力。

這些中心的目標(biāo)是在未來十年內(nèi)，展示多種聚變發(fā)電廠的概念驗(yàn)證，作為實(shí)現(xiàn)政府雄心勃勃的氣候和能源目標(biāo)的一部分。加州大學(xué)洛杉磯分校的物理學(xué)家Chris Niemann、Derek Schaeffer和Troy Carter獲得了50萬美元資金，用于人才培養(yǎng)工作。他們將創(chuàng)建新的慣性約束聚變能源課程，包括關(guān)鍵物理和診斷概念的課程，并在該校舉辦暑期學(xué)校，培訓(xùn)本科生和早期研究生關(guān)于激光驅(qū)動(dòng)聚變的理論和實(shí)踐。

△NIF的科學(xué)家們?cè)诰圩兎磻?yīng)中實(shí)現(xiàn)了“凈增益”，即產(chǎn)生的能量超過了過程消耗的能量，并且可以短暫地維持自身

項(xiàng)目由多學(xué)科共同合作

此外，材料科學(xué)家Morris Wang獲得了40萬美元（約合285萬人民幣）資金，與通用原子公司和勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作，利用最先進(jìn)的增材制造技術(shù)，率先開發(fā)和制造燃料芯塊或在慣性聚變能方面取得突破，實(shí)現(xiàn)精密和大批量生產(chǎn)。該小組還將開發(fā)用于檢查缺陷和篩選目標(biāo)的無損技術(shù)。

正在從事羅切斯特大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的寬帶激光-等離子體相互作用研究。他們將獲得84萬美元，用于開發(fā)和使用其先進(jìn)的模擬軟件，幫助開發(fā)直驅(qū)慣性聚變能激光系統(tǒng)。該中心的其他合作伙伴包括內(nèi)布拉斯加大學(xué)、Ergodic LLC和Xcimer Energy Corp.

物理學(xué)教授Paulo Alves和Warren Mori（同時(shí)任電氣和計(jì)算機(jī)工程專業(yè)教授）正在從事羅切斯特大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的寬帶激光-等離子體相互作用研究。他們將獲得84萬美元用于開發(fā)和使用先進(jìn)的模擬軟件，以幫助開發(fā)直接驅(qū)動(dòng)慣性聚變能激光系統(tǒng)。該中心的其它合作伙伴包括內(nèi)布拉斯加大學(xué)和兩家機(jī)構(gòu)Ergodic LLC和Xcimer Energy Corp。

最近，英國(guó)原子能管理局（UKAEA）還向伯明翰大學(xué)的FATHOM2項(xiàng)目授予了150萬英鎊資金，用于利用增材制造進(jìn)行聚變能研究，進(jìn)一步推動(dòng)這一領(lǐng)域的發(fā)展。這些努力對(duì)于3D打印來說，無疑是一個(gè)激動(dòng)人心的進(jìn)展。