僅需2微秒即可控制2.5MJ的核聚變溫度
德國漢斯多爾夫,2019年6月5日訊——核聚變一直被視為能源生產的終極目標。太陽核心反應源于氫和氦原子結合時釋放出的能量。由于海水中的原子取之不盡且無廢料產生，科學家已經花費數十億美元用于核聚變研究。然而，在地球上重現這種超高溫高壓的環境絕非易事。一家名為First Light Fusion (FLF)的英國公司開創了核聚變新方式，預計在2024年實現能量增益，即聚變反應產生的能量超過維持聚變反應所需的能量。為了滿足核聚變所需條件，FLF進行了“子彈”發射測試并以超高速度對準一個目標。為了達到非常苛刻的精準度要求，FLF選擇了Spectrum儀器的32個數字化儀用于結果監測。
機器3: 由192個電容器所組成的真空室
機器3作為電磁發射中的子彈，由6組電容器組成。這些電容器呈放射狀排列并被置于中央真空實驗室周圍。這些電容器一分鐘可充電20萬伏特，存儲電能排放不到2微秒并產生高達1400萬安培的電流用以產生強大的磁場。磁場發射子彈的速度能達到每秒20公里，產生200KJ動能。FLF去年進行了三個分支的子彈發射測試，今年將成功擴展至6分支并投入實驗階段。每次放電需使用2.5MJ，相當于同時發生500次雷擊。公司迄今所取得的進展使FLF有信心在2024年以前實現聚變增益，這堪稱行業奇跡。
Spectrum儀器的32個256通道系統的數字化儀被內置于兩個Netbox內
FLF脈沖功率總監Paul Holligan解釋說:“為了實現聚變增益，我們的做法與行業非常不同。我們沒有使用搭建過程復雜且價格昂貴的激光或強磁場。通過選擇脈沖功率作為驅動技術，極大的降低了我們的成本并簡化了搭建的復雜性。實際操作中，我們面臨的挑戰就是如何設計和完善目標。為此，我們建立了獨特的IP，并進一步開發我們的模擬和建模能力。這也標志著我們的科研進入了新的階段。除此之外，一種搭建簡單且成本較低的清潔能源生產方法已經指日可待。我們工作的驅動力就是為子孫提供一個更加美好的地球?！?/p>
產品設計中所面臨的挑戰之一是確保六個分支同步射擊的速度必須精確到納秒。電能存儲在192個成對排列的電容器中，96對電容器的每一對都由一個定制的開關控制，用以阻擋電壓并傳輸巨大電流。子彈發射后，Spectrum儀器的M2i.4912數字化儀卡用于獲取每個電容器和開關上獲取數百個診斷信息，并在支路上安裝許多探頭，方便讀取電流和電壓。32張數字化儀卡通過Spectrum的Star-Hub被連接在兩側，確保256個輸入通道的同步。未來如需增添更多通道，此配置提供了更多的靈活性。
Paul Holligan 補充道：“Spectrum儀器所提供的同步功能是我們選擇他們的一個關鍵原因。一切實驗都發生在納秒級，對發射和數據收集的精準度把控至關重要。每次發射都為我們提供了寶貴的數據，我們務必要選擇一款可靠的設備。通過行業的多家對比，Spectrum儀器不僅注重細節，還從產品設計上給予了我們極大的發揮空間。配以極具競爭力的產品價格，使Spectrum儀器毫無疑問的成為了我們的首選?！?/p>
進行實驗的真空實驗室
FLF的創始人之一受到了手槍蝦的啟發。這種蝦通過敲擊的方式在水中敲出一個洞。當它們內爆形成等離子體時，這個洞就會變熱從而產生沖擊波并把獵物擊暈。FLF正是利用這一點來取締巨大的包容機制的復雜性，通過專注于管理內爆現象來創造與恒星核心溫度和壓力相匹配的溫度和壓力，從而產生聚變。慣性約束意味著等離子體是由自身的慣性而不是磁場或激光維系在一起的，而磁場和激光都需要大量的能量來維持，這使得聚變增益更難實現。FLF系統只需要一小部分能量來運作，顯著且有效地降低了聚變增益需要達到的能量產生閾值。