UCLA將參與美國能源部4200萬美元項目，利用3D打印技術推進核聚變凈能量增益

2023年12月25日，南極熊獲悉，加州大學洛杉磯分校 (UCLA) 宣布，該校已加入一個由能源部資助、耗資4200萬美元（約合2.9億人民幣）的跨機構、多學科項目，旨在推進基礎慣性聚變能源研究。這一項目涉及三個主要中心，分別位于科羅拉多州立大學（CSU）、羅切斯特大學（UR）和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL），后者在去年12月實現了一個重大突破，首次實現了聚變反應的凈能量增益（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

在這一項目中，加州大學洛杉磯分校的物理學家、工程師和材料科學家將與勞倫斯利弗莫爾和羅切斯特大學的研究團隊緊密合作。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，與當前核反應堆使用的核裂變不同，聚變不會產生長壽命放射性廢物，因此具有提供大量、可靠且無碳排放能源的潛力。

這些中心的目標是在未來十年內，展示多種聚變發(fā)電廠的概念驗證，作為實現政府雄心勃勃的氣候和能源目標的一部分。加州大學洛杉磯分校的物理學家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，包括關鍵物理和診斷概念的課程，并在該校舉辦暑期學校，培訓本科生和早期研究生關于激光驅動聚變的理論和實踐。

△NIF的科學家們在聚變反應中實現了“凈增益”，即產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

項目由多學科共同合作

此外，材料科學家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家實驗室合作，利用最先進的增材制造技術，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，實現精密和大批量生產。該小組還將開發(fā)用于檢查缺陷和篩選目標的無損技術。

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

物理學教授Paulo Alves和Warren Mori（同時任電氣和計算機工程專業(yè)教授）正在從事羅切斯特大學領導的寬帶激光-等離子體相互作用研究。他們將獲得84萬美元用于開發(fā)和使用先進的模擬軟件，以幫助開發(fā)直接驅動慣性聚變能激光系統(tǒng)。該中心的其它合作伙伴包括內布拉斯加大學和兩家機構Ergodic LLC和Xcimer Energy Corp。

最近，英國原子能管理局（UKAEA）還向伯明翰大學的FATHOM2項目授予了150萬英鎊資金，用于利用增材制造進行聚變能研究，進一步推動這一領域的發(fā)展。這些努力對于3D打印來說，無疑是一個激動人心的進展。