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Als saubere Energiequelle der Zukunft hat die Kernfusion große Aufmerksamkeit erregt. Im Jahr 2022 wurde die Kompaktfusionstechnologie vom MIT Technology Review zu einer der „Top Ten Breakthrough Technologies in the World“ gewählt.

Die Frage, die viele Menschen beschäftigt, ist: Wann wird die Kernfusion kommerzialisiert?

Obwohl ihre Kommerzialisierung kurzfristig immer noch eine Herausforderung darstellt, fördert die Welt aktiv die kommerzielle Entwicklung der Kernfusion.

Laut dem von der Fusion Industry Association veröffentlichten „2024 Global Fusion Industry Report“ hat die Kernfusionsindustrie weltweit Investitionen in Höhe von mehr als 7,1 Milliarden US-Dollar angezogen. Seit 2023 wurden mehr als 900 Millionen US-Dollar an neuen Mitteln bereitgestellt, um die Entwicklung fusionsbezogener Technologien zu unterstützen.

Im Jahresbericht des Verbandes aus dem Jahr 2023 lag die Zahl der globalen Kernfusionsunternehmen bei 43, in diesem Jahr ist diese Zahl auf 45 gestiegen. Die staatliche Unterstützung durch öffentliche Mittel stieg im Vergleich zu den letzten 12 Monaten um 57 % und erreichte 426 Millionen US-Dollar.

Unter den vergangenen Finanzierungen verschiedener Unternehmen haben drei US-amerikanische Fusionsenergieunternehmen große Aufmerksamkeit erregt, darunter: Xcimer Energy mit 100 Millionen US-Dollar, SHINE Technologies mit 90 Millionen US-Dollar und Helion Energy mit 65 Millionen US-Dollar.

Abbildung丨Der von der Fusion Industry Association veröffentlichte „2024 Global Fusion Industry Report“ (Quelle: Fusion Industry Association)

Wenn es um Kernfusion geht, fällt uns als Erstes das magnetische Einschluss-Fusionsgerät Tokamak und die Laser-Trägheitseinschluss-Kernfusion ein.

Ein Tokamak ist ein ringförmiges Gerät, das ursprünglich in den 1950er Jahren von sowjetischen Wissenschaftlern erfunden wurde. Das Gerät hält den Fusionsbrennstoff lange Zeit auf einer Temperatur, die hoch genug ist, um ein Plasma zu bilden, und verwendet dann ein Magnetfeld, um das Plasma einzuschließen.

Das Magnetfeld ist unsichtbar und nicht greifbar und kann bei hohen Temperaturen von Hunderten Millionen Grad stabil existieren. Sobald die Zündbedingungen erreicht sind, kann der Tokamak die Reaktion so lange aufrechterhalten, bis das Plasma instabil wird.

Eine weitere gängige Beschränkungsmethode ist die Laser-Trägheitsbeschränkung, die von der National Ignition Facility (NIF) des Lawrence Livermore National Laboratory in den Vereinigten Staaten verwendet wird.

Dieses Gerät strahlt in sehr kurzer Zeit mehrere Hochleistungslaserstrahlen gleichzeitig auf ein festes Kernbrennstoffteilchen, wodurch dessen Temperatur ansteigt, es in ein Plasma verwandelt, eine Explosion auslöst und Deuterium und Tritium weiter zur Detonation bringt, was zur Folge hat Eine Kettenreaktion löst Kernfusionsreaktionen aus.

Im Jahr 2022 erzielte NIF erstmals einen Nettoenergiegewinn durch Fusionszündung.

Im Gegensatz dazu behauptet Xcimer Energy, bessere Ergebnisse zu erzielen als NIF. Erzeugen Sie beispielsweise die zehnfache Laserenergie, erhöhen Sie die Effizienz um das Zehnfache und senken Sie die Kosten pro Joule auf ein Dreißigstel des NIF.

Auf dem chinesischen Markt startete Hanhai Juneng, ein 2022 gegründetes Kernfusions-Startup, eine Angel-Finanzierungsrunde.

Darüber hinaus wurde im April dieses Jahres ein Finanzierungsbetrag von 50 Millionen Yuan abgeschlossen. Die Investitionsinstitute kamen von Huaying Capital, Qiji Chuangtan, Qingzhou Capital und Houshi Capital. Diese Finanzierungsrunde wird für das physische und technische Design linearer Geräte verwendet .

Laut der offiziellen Website des Unternehmens verfügt sein Kernteam über einschlägige Erfahrung in inländischen Forschungs- und Entwicklungsschulen und wissenschaftlichen Forschungsinstituten auf dem Gebiet der Fusion. Zu den kooperierenden Einheiten gehören das Southwest Institute of Physics of the Nuclear Industry des CNNC und das Institute of Plasma Physics of the Chinese Die Akademie der Wissenschaften, die Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas und die Huazhong-Universität für Wissenschaft und Technologie warten auf Sie.

Xiang Jiang, CEO von Hanhai Energy, schloss sein Studium an der Universität für Wissenschaft und Technologie in China mit einem Bachelor-Abschluss und einem Ph.D. ab. Seine Forschungsrichtung ist das Fusionsgerät mit magnetischem Einschluss Tokamak.

Nach seiner Promotion arbeitete er mehr als zehn Jahre lang in einem wissenschaftlichen Forschungsinstitut und sammelte umfangreiche Erfahrungen in der Erforschung von Tokamak-Fusionsgeräten mit magnetischem Einschluss und der Kernfusion mit Laser-Trägheitseinschluss.

Aus technischer Sicht nutzt Hanhai Energy Concentration eine feldumgekehrte Kernfusionsanlage (Field Reversed Configuration, FRC).

Bei der FRC ist das Plasma in einer Donut-ähnlichen Ringstruktur eingeschlossen und von einem Magnetfeld umgeben. Im Gegensatz zu anderen Fusions-Einschlusskonzepten wie Tokamak oder Stellarator bilden das gesamte FRC-Plasma und das zugehörige Magnetfeld eine in sich geschlossene Struktur.

Hanhai Energy „hofft, Chinas Helion Energy zu werden“. Es gibt nicht viele öffentliche Informationen über seinen technischen Weg. Möglicherweise erhalten wir Hinweise von Helion Energy, einem amerikanischen Kernfusionsunternehmen, das den gleichen technischen Weg im Ausland verfolgt.

Die Fusionsgeneratoren von Helion Energy erhöhen die Temperatur des Fusionsbrennstoffs auf über 100 Millionen Grad Celsius und gewinnen direkt elektrische Energie in hocheffizienten Impulsen. Deuterium und Helium-3 als Brennstoff der Kernfusion von Helion Energy werden nach und nach in einen Plasmazustand erhitzt, und Magnete halten das Plasma in der Struktur des FRC fest.

Magnete beschleunigen dann die beiden FRCs von gegenüberliegenden Enden des Geräts auf 1 Million Meilen pro Stunde, wodurch sie in der Mitte kollidieren. Wenn der FRC im Zentrum des Systems kollidiert, wird er durch ein starkes Magnetfeld erneut komprimiert, bis eine Fusionstemperatur von über 100 Millionen Grad Celsius (9 keV) erreicht wird.

Deuterium- und Helium-3-Ionen bewegen sich bei dieser Temperatur schnell genug, um die Abstoßungskräfte zwischen ihnen zu überwinden, und es kommt zu einer Fusionsreaktion. Und es wird mehr Energie freigesetzt, als durch den Fusionsprozess verbraucht wird. Mit der Entstehung neuer Fusionsenergie geht eine Plasmaexpansion einher.

Die Entwicklungsgeschwindigkeit der Kernfusion auf dem chinesischen Markt kann nicht ignoriert werden. Neben Hanhai Energy gab es in jüngster Zeit Finanzierungsentwicklungen für andere kommerzielle Fusionsunternehmen.

Beispielsweise erhielt Xinghuan Juneng im März Hunderte Millionen Yuan in einer Pre-A-Finanzierungsrunde. Im Mai erhielt Fusion New Energy eine Serie-A-Finanzierung, die Höhe der Finanzierung wurde jedoch noch nicht bekannt gegeben. Im Mai 2023 hat das Unternehmen eine Angel-Finanzierungsrunde über 1,5 Milliarden Yuan abgeschlossen.

In den letzten zwei Jahren hat Energy Singularity Angel- und Pre-A-Finanzierungen in Höhe von jeweils rund 400 Millionen Yuan erhalten. Darüber hinaus engagiert sich auch die ENN Technology Company, eine Tochtergesellschaft der ENN Group, für die Förderung der Entwicklung der Kernfusionstechnologie.

Anhand der Dynamik der Kernfusionsunternehmen auf dem globalen und chinesischen Markt können wir den Fortschritt und die nachhaltige Entwicklung der Kernfusionstechnologie erkennen, ob die Kernfusion vor 2040 Strom ins Netz bringen kann und ob verschiedene Kernfusionsunternehmen die Probleme lösen können Technologie, Energieeffizienz, DeepTech wird einer Reihe von Herausforderungen wie der finanziellen Unterstützung große Aufmerksamkeit widmen.

Verweise:

https://www.fusionindustryassociation.org/fia-launches-2024-global-fusion-industry-report/

https://xcimer.energy/xcimer-raises-100-million-to-put-inertial-fusion-energy-on-path-to-commercialization/

https://www.shinefusion.com/

https://www.helionenergy.com/

Unterstützung: Ich weiß es in meinem Traum nicht

Satz: Chu Jiashi

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