英媒：如何建造桌面聚变反应堆
How to build table-top fusion reactors
一家美国初创公司正在重新审视一个 60 年前的想法
机械师正在从 Avalanche Energy 的铣床上拆除新制造的紧凑型聚变室
图片来源：Avalanche Energy
2025年9月10日
人们普遍存在一个误解，认为控制核聚变很难。事实上，只要你不指望用这个过程来发电，控制聚变其实很容易。事实上，在实验台上建造一座聚变反应堆是完全可能的。1964年，以电子电视发明者而闻名的菲洛·法恩斯沃思（Philo Farnsworth）设计出了聚变反应堆的具体细节。它的基本设计非常简单，爱好者甚至可以建造出所谓的“法恩斯沃思”聚变器。然而，即使是它的发明者，也没能成功地将它们用于发电。
布莱恩·里奥丹（Brian Riordan）和罗宾·兰特里（Robin Langtry）希望做得更好。2021年，他们离开了杰夫·贝佐斯（Jeff Bezos）的火箭公司蓝色起源（Blue Origin），在西雅图郊区的图克维拉（Tukwila）创办了雪崩能源公司（Avalanche Energy）。他们的计划是到2029年制造出一个可以装进桶里的发电反应堆。
Farnsworth 的设计涉及两个同心球形金属网格，它们被放置在真空室内。它们充当电极。内侧的网格（阴极）相对于外侧的网格（阳极）带负电。将氘（氢的一种重同位素，其原子核中含有一个中子和一个质子）注入该装置，氘原子将通过与从阴极释放的其他电子碰撞而失去电子（这一过程称为电离）。电离后的原子核带正电，会被吸引向阴极，而带负电的电子则会被吸引向阳极。
如果电极之间的电压足够高，电离原子核到达中心时的速度就会足够快，足以与另一个原子核（例如，如果撞上一个原子核）发生聚变。聚变的结果要么是氦-3原子核（由两个质子和一个中子组成）和一个备用中子，要么是氚原子核（由一个质子和两个中子组成）和一个质子。这两种反应都会以热能的形式释放能量。
如果没有发生碰撞，原子核就会继续前行，在接近阳极时减速，然后调转方向，折返原路，在真空室内来回穿梭，等待碰撞。增加聚变的可能性意味着要提高装置中原子核的密度，并延长它们足够快地运动到聚变所需的时间——这些因素受到原子核之间相互的电排斥力以及原子核与阴极之间碰撞的限制。里奥丹先生和兰特里先生认为他们已经找到了克服这两个问题的方法。
他们的装置被称为 Orbitron，其基本思想与 Farnsworth 的相同，但改变了其几何形状并增加了磁场。Orbitron 的真空室和阳极是圆柱形的，而阴极则是一根沿装置轴线延伸的杆。这种布置使电离原子核围绕阴极旋转，这意味着它们很少与阴极碰撞。同时，磁场迫使自由电子也以类似的方式旋转，而不是逃向阳极。在这样的排列下，旋转电子的负电荷与旋转原子核的正电荷平衡，这意味着这些原子核可以彼此靠近。所有这些都使 Orbitron 能够支持比聚变器高得多的原子核密度，并同时维持更长时间，从而增加了聚变量。
这种利用氘的装置试验已取得成功，并成功产生了中子。然而，发电需要更多中子。商用反应堆将不再使用纯氘，而是需要使用氘-氚混合物，因为对于给定的原子核密度，这种混合物能够产生百倍的成功碰撞次数。遗憾的是，氚具有放射性，因此处理起来很危险。它在自然界中也很稀有，因此必须制造——而这个过程需要核反应堆。相比之下，氘可以通过电解重水来提取。
还有一个小问题，就是把 Orbitron 的热量转化为电能。至少在初期阶段，这将通过产生蒸汽来驱动一台小型发电机来实现。
最后，还有一个问题：谁会对购买这样一座微型发电厂感兴趣？对此，里奥丹先生持乐观态度（必须指出，核聚变企业家经常表现出这种心态）。虽然单个装置的输出功率仅为15千瓦左右，但一组输出功率达到1兆瓦或更高的装置，足以装入一个集装箱。他认为，这可能有助于为机器人飞船和潜艇提供动力，为孤立的北极基地提供电力，并用于某些军事用途。
一个更神秘的用途可能是为航天器提供动力。目前前往其他星球的航天器使用核电池——一种依靠放射性衰变产生的热量的低功率装置。Orbitron聚变反应堆的功率要大得多。聚变在地球上可能有效，也可能无效。但它在火星上可能正是理想的选择。 ■
(来源：新浪科技)
关联资讯:
去中心化流动性平台 Gyroscope 动态流动性池上线 Avalanche，发布 LP 收益报告
比特大陆指控 Orb Energy 挪用比特币并损坏矿机，要求破产法院归还设备
