TAE与BMEC合作保障氦-3聚变燃料供应
摘要
美国TAE Technologies与初创企业BMEC签署协议，由BMEC供应氦-3燃料，以支持聚变发电商业化。TAE采用场反位形和非传统燃料循环，氘-氦-3聚变温度阈值较低，有望加速其Da Vinci反应堆商业化，同时规避氘-氚燃料的中子辐射问题。合作旨在解决先进聚变燃料的长期供应障碍。
美国私营聚变公司TAE Technologies已与美国初创企业Black Moon Energy Corporation (BMEC)签署协议，通过潜在的氦-3 (He-3)燃料供应选项和商业开发合作，支持聚变发电的未来商业化。根据协议，BMEC将向TAE供应氦-3燃料。
TAE Technologies是全球历史最悠久、规模最大、资金最充足的私营聚变能源公司之一。该公司成立于1998年，总部位于加利福尼亚州Foothill Ranch，其运营的第一个十年几乎完全处于保密状态。TAE没有采用托卡马克等传统磁约束方式，而是利用独特的线性反应堆设计，开发了一种非传统的超清洁燃料循环。
该公司最初以Colliding Beam Fusion Reactor名义注册，后更名为Tri Alpha Energy。该名称指的是氢-硼聚变反应中产生的三个α粒子（氦核）。2017年，公司更名为TAE Technologies。
大多数聚变公司使用氘-氚（D-T）燃料，这种燃料会释放高能中子，侵蚀反应堆壁并产生放射性废物。TAE则使用质子-硼燃料，这种燃料无放射性、安全且储量丰富，但需要约30亿摄氏度的更高堆芯温度。
为了约束这种过热等离子体，TAE采用场反位形（FRC）——一种线性圆柱形加速器，而非甜甜圈形状的托卡马克。两个旋转的烟圈状等离子体结构以超音速从两端射入中央腔室，融合成一个由其自身磁场维系的高稳定性空心“橄榄球”形状。TAE沿反应堆壁使用大型高能粒子加速器（原子枪）连续注入中性原子，加热并稳定等离子体矩阵。
TAE通过依次建造更大、更强大的装置来验证其物理原理。2015年，其C-2U装置证明了通过中性束维持FRC等离子体是可行的。2017年，他们启动了C-2W（以已故创始人昵称命名为Norman）。Norman屡次打破公司纪录，在高达7500万摄氏度的温度下保持等离子体稳定。
2025年，TAE证明了他们可以直接且仅使用中性束注入来形成、加热和维持FRC等离子体，从而完全从反应堆本体中移除了庞大且昂贵的“形成段”。这一设计迭代（在最新的运行平台Norm上得到验证）大幅降低了资本成本和硬件复杂性。TAE目前正推进Copernicus装置，该装置旨在利用常规燃料展示净能量能力。这为其计划中的首座商业规模电站Da Vinci铺平了道路。
虽然质子-硼因其储量丰富和零中子输出仍是TAE Technologies首选且终极的技术路线，但该公司采用高度灵活的多燃料设计。基于若干战略性和物理层面的原因，TAE正通过与BMEC的协议探索氘-氦-3或氦-3-氦-3方案。
质子-硼聚变需要前所未有的30亿摄氏度堆芯温度，而氘-氦-3聚变反应则在5亿至6亿摄氏度的显著较低阈值下发生。这种较低的热需求使TAE能够更快地将其即将推出的Da Vinci反应堆商业化。这可以作为一个商业概念验证，同时他们再花数十年时间完善约束30亿度质子-硼等离子体所需的物理条件。
质子-硼实现净能量增益的最大障碍是“轫致辐射”。硼有五个质子和五个电子。在过热等离子体中，高浓度的电子会在聚变发生前以强X射线的形式泄漏能量。氦只有两个电子。这大大减少了X射线辐射能量损失，使得在机器开发的早期阶段实现净正能量输出变得容易得多。
TAE避免使用传统D-T燃料的主要原因是，D-T将其80%的能量以破坏性中子的形式释放。这些中子需要厚重的屏蔽层和低效的蒸汽轮机来捕获热量。质子-硼和氦-3聚变是无中子或近无中子的。它们以带正电的离子（质子和α粒子）形式释放能量。TAE的FRC反应堆可以直接使用电磁线圈捕获这些移动电荷，将聚变能直接转化为电能，效率高达90%。
TAE与BMEC的合作直接解决了先进核聚变中最关键的物流障碍之一——为非传统聚变反应堆确保可靠、长期的燃料供应。TAE专注于先进的无中子聚变，与传统D-T方法相比，其产生的中子更少或为零。低中子发射显著减少了结构放射性废物，使反应堆更安全、更持久。无中子反应允许将能量直接转换为电能，无需低效的蒸汽轮机。
然而，氦-3在地球上极为稀有，需要替代采购策略或未来的地外开采概念。TAE-BMEC合作的战略目标包括：
TAE首席执行官Michl Binderbauer表示：“该协议可以通过提供替代燃料供应选项，为我们的发电之路提供便利。TAE具有高度的灵活性，可以从最具成本竞争力的燃料循环中进行选择，而许多其他聚变装置只能运行氘-氚循环；这为TAE的技术提供了未来的灵活性，具体取决于燃料市场的长期变化。”
BMEC首席执行官David Warden指出：“开发聚变燃料的未来供应链是将聚变发电推向市场的关键组成部分。通过与TAE合作，我们正在帮助建立支持下一代能源系统所需的商业框架。”
BMEC旨在开创氦-3燃料聚变，以应对全球能源需求和气候问题，同时为量子计算和医疗诊断等现有高价值行业提供供应。该公司计划在五年内发射机器人月球任务，以测绘资源、测试提取技术并确保供应链，从而降低这一长期商业战略的风险。欲了解BMEC的更多计划，请访问Black Moon Energy Corporation网站。Binderbauer表示，与TAE的协议为公司提供了“未来的灵活性，具体取决于燃料市场的长期变化”。如果像Black Moon这样的航空航天公司在2030年代成功建立月球采矿，氦-3可能在地面质子-硼系统完全成熟之前就具备经济竞争力。
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