新西兰32岁物理学家惠灵顿打造核聚变反应堆,剑指清洁能源未来

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题图:物理学家拉图·马泰拉博士是OpenStar Technologies的首席执行官,这是一家位于惠灵顿的初创公司,正在建造“悬浮偶极子”聚变反应堆原型。ALEX CAIRNS / STUFF

(《澳纽网》综合Stuff 编译) 在以无核政策著称的新西兰,一项颠覆性的能源探索正在首都惠灵顿悄然进行。年仅32岁的物理学家拉图·马泰拉(Ratu Mataira)及其创立的初创公司OpenStar,正致力于攻克被誉为能源领域“圣杯”的核聚变技术。他们的目标宏大——在不到十年的时间内建成首座核聚变发电站,为世界提供清洁、无限的能源。

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三年前,马泰拉创立了OpenStar公司。这位自幼对科学着迷的年轻CEO,拥有物理学和经济学本科学位以及超导物理学博士学位。如今,他带领着一支55人的团队,朝着实现可控核聚变的目标大步迈进。

核聚变:清洁能源的终极梦想

核聚变与目前核电站使用的核裂变原理相反。核裂变通过分裂重原子(如铀)产生能量,但会留下难以处理的放射性废料,并有发生类似切尔诺贝利或福岛核事故的风险。

而核聚变则是将轻原子(如氢的同位素)在极端高温高压下融合成更重的原子(如氦),过程中释放巨大能量。其燃料氢在宇宙中取之不尽,且不产生长期放射性废料,因此被视为解决能源危机和气候变化的理想方案。然而,实现并稳定控制数亿摄氏度的聚变条件,一直是全球科学家面临的巨大挑战。

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马泰拉解释说:“核聚变常被誉为‘圣杯’,因为它是最难实现的,但也最有前景。” OpenStar的技术方案不涉及放射性废料的产生,因此并不违背新西兰的无核立场,即便其研发总部靠近主要地震断层带。

OpenStar的进展与“Junior”

OpenStar团队在惠灵顿总部的核心实验装置是一个昵称为“Junior”的巨大钢制约束容器,外形酷似UFO。实验中,一个形似卡车轮胎内胎的“甜甜圈”状设备被置于Junior内部。这个“甜甜圈”内部集成了复杂的超导线圈、电池和电路板等。

通过电磁铁使“甜甜圈”在Junior内部的真空中悬浮,然后注入氢气。强大的磁场将氢原子加速并加热到极高温度,形成高温的等离子体。

去年(2024年)10月,OpenStar成功在其“Junior”装置中“实现了等离子体”,这是通往核聚变道路上的一个重要里程碑。

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下一步:从等离子体到聚变发电

当前的挑战是将等离子体进一步加热,使其从仅仅是高温的“混乱状态”转变为原子真正融合成新元素——实现聚变。这需要一个能够承受更高温度的新型约束容器,即“Junior”的升级版。

马泰拉将此过程比作建造四台机器:“我们刚完成第一台,最后一台是发电站,中间两台则是学习如何建造发电站的过程。”他计划在2030年代初期建成并运行首座核聚变发电站。

他表示:“科学原理是已知的,但将其转化为能实际控制等离子体的工程技术,驯服它们成为整个机器的一部分,这是我们整个行业所处的阶段。”

一旦成功,马泰拉相信世界将因此改变。“OpenStar成功启动Junior,向世界展示了新西兰可以拥有一家聚变公司。如果我们能在新西兰建造下一台机器,我们将正式拥有一个聚变产业。”

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专家观点与未来展望

奥克兰大学的核物理学家大卫·克罗夫切克博士(Dr David Krofcheck)对OpenStar的努力表示赞赏,认为其采用的“悬浮偶极子”(levitating dipole,即文中所述的“悬浮甜甜圈磁体”)技术路径颇具创新性。他认为,新西兰完全有能力进行此类研究,尽管2030年代实现商业发电的目标极具挑战性。“如果我们要解决能源问题且不产生核废料,核聚变无疑是非常明智的途径。新西兰人应该对此表示赞赏。”

对于为何投身这一艰巨事业,马泰拉表示:“在我成长过程中,气候变化是我们这个时代的主要问题。如果我能将自己的事业致力于一个目标,那可能就是这个。这不是我是否认为自己能做到,更重要的是我们必须尝试。”

OpenStar的探索不仅吸引了包括新西兰政府纳税人风险投资基金在内的众多投资者,也为新西兰在全球清洁能源竞赛中占据一席之地带来了希望。

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