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賓德鮑爾:逐夢核聚變

????????發布時間:2019-08-28 14:45????????編輯:北極電力網

加利福尼亞州奧蘭治縣郊外農場的一座白色建筑內,震耳欲聾的金屬爆炸聲嚇得工人們跳了起來。這座不起眼的建筑看起來更像一個倉庫,而不是一群超級英雄的巢穴。可就在這,一群科學家和工程師正為邁向清潔能源的未來而努力。領導他們的,是一名叫米希爾·賓德鮑爾的奧地利人。

賓德鮑爾1969年生于維也納,今年50歲整。他是一家叫做TAE能源公司的CEO,這是世界上最大的私人核聚變能源公司,估值已經超過了20億美元。在外界的質疑下,TAE一次又一次實現新的突破,在通過核聚變提供豐富、便宜而清潔的能源的進程中前進了一大步。賓德鮑爾在二十年如一日的熱情中,帶著一群科學狂人瘋狂逐夢。

尋找第二個太陽

核能是既誘惑又讓人忌憚的能源。目前利用核能的方式主要有核聚變與核裂變,核裂變會釋放很多能量,但也會產生大量放射性廢料,賓德鮑爾將它稱之為與“魔鬼的契約”。核聚變則不同于核裂變,它是在聚合反應中釋放巨大能量,而且這一能量值要遠高于核裂變。比如氫彈利用的就是聚變,我們日常所見的太陽也是一個聚變反應堆。

長期以來,科學家一直致力于建造像“人造太陽”一樣的可控核聚變能源站,這樣就可以擁有無限清潔能源。

1985年,16歲的青年賓德鮑爾滿懷熱情,他從奧地利到美國上學,開始對可控核聚變這一神奇的能源技術產生興趣。大學期間,他學習了等離子體物理和熱核聚變,大三就憑借優異的表現加入了金鑰匙國際榮譽協會。為了繼續深入研究,賓德鮑爾進入加州大學歐文分校,并在27歲時獲得博士學位,成為一名等離子體物理學家。

讀博期間,賓德鮑爾遇見了影響他一生的人——導師諾曼·羅斯托克。羅斯托克是核聚變領域的先鋒學者,擁有多項專利和發明,曾獲得麥克斯韋等離子體物理學獎,是一個“瘋子”式的研究狂人。兩人十分投契,開始合作研究核聚變。

广东快乐十分开奖结果 實現可控核聚變的思路其實很簡單:讓較小的粒子在極高溫環境中相撞,融合成較大的粒子,這個反應會釋放巨大能量。思路簡單,實現起來卻面臨兩個難題:達到足夠高的溫度、保持足夠長的時間。目前沒有任何材料可以承受這樣的高溫,并保持一段時間讓聚變反應發生。因而,幾十年來,可控核聚變一直是個世紀難題。

广东快乐十分开奖结果 基于現實情況,賓德鮑爾與導師另辟蹊徑,拋開了當時主流的燃料D-T,決定改用硼同位素來融化質子。他們發現,點燃這種燃料需要超過10億開氏度,是太陽核心溫度的70倍。相比D-T燃料,這種聚變反應每次釋放的能量只有一半,但它的實際反應生成物中不會產生麻煩的中子。相反,它會釋放帶正電的α粒子,這些粒子可以通過磁場引導它們進入一個“逆向回旋加速器”裝置中,把能量轉化為電流,轉化率可達90%以上。這一研究在1997年登上《科學》雜志,引起轟動。但二人的目標遠不止于此,他們并不想最終的產品只是一篇論文,他們期望建立一個具有商業競爭力的可控核聚變發電廠,并將技術延伸到醫療保健等行業。

但奈何研究需要錢,當時核聚變大量的經費都投入在一種叫托卡馬克的技術上,美國能源部覺得這是一個更安全的賭注。窮學生賓德鮑爾沒能爭取到聯邦政府的研究經費,他只能在博士后研讀期間為美國海軍進行反應堆的研究、作為獨立技術顧問參與各種項目中。

1998年,“不安分”的羅斯托克還是決定出來干,他覺得私營企業遠比大學實驗室要適合推進夢想。靠著從親人、朋友那籌措來的資金,TAE能源公司成立了。愛才的羅斯托克打電話給昔日愛徒,問他要不要加入,賓德鮑爾毫不猶豫答應了。2000年4月,剛過而立之年的賓德鮑爾意氣風發來到了TAE,成為TAE的聯合創始人之一兼首席技術官。他始終牢記老師“永不妥協”的信念,和一群科學家共同開始肆意追尋“第二個太陽”。

广东快乐十分开奖结果 11.5毫秒的邁進

時間來到2015年,TAE成立的第17年。這家在加州郊外農場的初創公司一下火了,《時代》《科學》《紐約時報》等對其進行廣泛報道,首席技術官賓德鮑爾入選2015“奧蘭治縣最具影響力的100人”。

TAE成功創造了“第二個太陽”?并非如此。事實上,為了解決可控核聚變面臨的高溫和穩定時間輸出兩大難題,TAE一直致力于聚變反應堆的開發。2015年,TAE的C-2U設備將一個氫氣球體過度加熱到了1000萬攝氏度,并使溫度持續保持了5毫秒沒有衰減。5毫秒,真的是眨眼之間,在很多領域都是不值一提、甚至令人恥笑的時間點,但在融合聚變上,卻稱得上里程碑式的前進。為了這5毫秒,賓德鮑爾付出了巨大的努力。

進入TAE后,直到2017年4月,賓德鮑爾一直都是公司的首席技術官,他要負責總體的技術戰略和開發。賓德鮑爾深知,TAE是在商業市場中競爭,它不能同那些建立巨大托卡馬克的國家級項目相比,他們必須要做的是制作成本更低、更小但又能快速迭代的系統。因而,賓德鮑爾的做法與常規聚變研究方法不同,先是迅速建成一座原子反應堆,充分進行測試,然后又馬上更新換代。

最初,他們以C-2設備做研究。這是一個23米長被磁鐵環繞的真空管,布滿了控制裝置、診斷儀器和粒子束發生器。在TAE的研究中,他們最核心的發明便是場反轉配置(FRC),這是一種獨特的等離子體約束方案。實驗過程并不順利,問題接二連三,比如等離子體內的湍流使熱粒子“逃逸”,熱等離子體不穩定等。團隊多年的工作,看似無限接近希望的種子,卻又不知如何著地。賓德鮑爾讓研究員們拋開理論的束縛,不要害怕失敗,盡管去嘗試。他在工作中總是充滿熱情,隨時處于興奮狀態,這樣的個性帶動著團隊共同向上。

2014年,團隊改變了磁性條件,借助長管兩端的電極和磁體生成磁場反射等離子體,這回終于走對了路子,生成的FRC持續了5毫秒,但這段時間FRC衰減了。接下來的問題便是如何建立穩定的FRC。賓德鮑爾主張拆掉C-2裝置,進行升級,得到了2015年運行的C-2U,實現了FRC持續5毫秒的成績。

接受采訪時,賓德鮑爾說,“在我們這個領域,5毫秒就是永恒的一半”。但邁向永恒的這一刻,他20余年的恩師兼老搭檔羅斯托克卻看不到了——2014年12月羅斯托克離開了這個世界。他們倆在20多年前做的這個能源夢,現在必須由賓德鮑爾繼續下去。他接下來的目標是把穩定的時間再持續提高。

C-2U開始了高效率的工作。每天,它都要啟動聚變多達100次,兩年的時間內啟動次數達50000次。人們開始對每一次的碰撞習以為常。在反復試驗下,2016年,C-2U將高能等離子體穩定約束的時間提高到了11.5毫秒。這距離5毫秒的里程碑時間僅過去了一年。

在獲得足夠多的數據后,賓德鮑爾再次讓工程師們拆掉了C-2U并回收有用部件,他要造一個更大、有更強粒子束的反應堆C-2W。這次,他的目標是把反應堆的溫度提高10倍。有人猜測,溫度再推高,TAE可能會被帶入到D-T常規聚變燃料的領域。但這并不是TAE的目標,賓德鮑爾也知道這樣的妥協帶來的是什么。因而,他堅持讓TAE研究如何實現氫-硼聚變更高的限制。1997年他和羅斯托克提出的理念,正在一步步踐行。

广东快乐十分开奖结果 2017年6月,C-2W啟動,它有了個新名字“諾曼”——為了紀念已故創始人羅斯托克。這已經是TAE的第5座反應堆,它比之前的反應堆可多包容5倍的等離子體。這個反應堆能在5000萬攝氏度到7000萬攝氏度的區間內運行,它意味著TAE的研究已經在溫度上取得了突破。

目前,賓德鮑爾已經開始籌劃下一個設備——哥白尼,主要實驗能量增益。現在加州的山麓牧場已經不足以容納哥白尼,賓德鮑爾和他的團隊必須尋找一個擴建場地。這又是一次比從0到5毫秒再到11.5毫秒更艱辛的挑戰之旅。

逐夢永不妥協

在TAE實現一次一次突破中,賓德鮑爾的角色也發生了變化:2017年4月,他成為TAE總裁兼任首席技術官;2018年6月,成為TAE的CEO。今年,是他在TAE的第20個年頭,這場夢,還在激情燃燒。

广东快乐十分开奖结果 在帶領TAE快速前進時,賓德鮑爾面臨著更多除技術以外的問題,做試驗需要錢,能源技術研究是燒錢的活。隨著TAE設備的更迭、人員的增加、場地的擴建,每天消耗的錢都在增加。但幸運的是,TAE已經籌集到了6億美元,它獲得了大批私人投資者的青睞,這些投資者包括已故微軟聯合創始人保羅·艾倫、洛克菲勒家族、查爾斯·施瓦布家族等。他們打賭TAE將能夠用核聚變來發電。

广东快乐十分开奖结果 投資者對TAE的這份賭注,不只是下在TAE這么多年的成績上,更是對賓德鮑爾及這個團隊的信任。賓德鮑爾對等離子體物理有著專注的熱愛,一談這個話題,他可以邏輯清晰地跟你聊幾個小時。專業知識過硬,以及對團隊的信任感,讓賓德鮑爾擁有了超凡的自信,他的這份自信總是能輕易感染他人。

广东快乐十分开奖结果 賓德鮑爾的自信,并不是說大話,奧地利人的嚴謹讓他追求言出必行。據稱,2007年TAE正在搭建一個實驗室,賓德鮑爾邀請了一些外部顧問前來參觀,表示這個實驗室一年內就能開始試驗。當時實驗室還在澆注混凝土,有人就對賓德鮑爾的說法提出了質疑,他卻信誓旦旦說一定能如期展開試驗。結果第二年,實驗機器果然就建好了,這些顧問再次來看到這一幕時,都驚訝萬分。

為了將核聚變商用,賓德鮑爾一直以來的宗旨都是以最少的成本、最快的速度來實現目標。他知道,時間就是金錢。如今,為了開發哥白尼,TAE需要更多的資金,賓德鮑爾已經開始與政府對話,嘗試與能源部合作。

賓德鮑爾不僅自信,還很幽默。他笑稱反應堆的爆炸為“暴力的作用”,說自己是在正確的時間當上了CEO。有時,他還會摸著自己的頭,說“在保守的能源行業,我的白發受到重視了”。非凡的人格魅力,讓賓德鮑爾獲得了團隊的尊重。他積極招攬人才,倡導充滿好奇心和合作的文化。目前,TAE的團隊有約200人,其中一半是博士。同時,為了加快核聚變研究,TAE還與開發了“驗光師算法”的谷歌一起合作。實現目標確實不易,尤其是在能源行業,賓德鮑爾不害怕挑戰,卻也決不妥協。

賓德鮑爾永不妥協的創業精神,其實早在兒童時期便得到了孕育。他的父親是一名成功的創業者,創辦了兩家公司。父親的積極、樂觀、拼搏都深深影響了賓德鮑爾。今年1月,賓德鮑爾在母校加州大學歐文分校宣布:TAE將在五年內使聚變反應堆技術商業化。這意味著,未來五年,賓德鮑爾必須帶著他的團隊,馬不停蹄地前進。

帶著兩個孩子,賓德鮑爾漫步在洛杉磯海岸,看著藍色的太平洋,希冀著未來留給孩子的是一個沒有污染的世界,這是他能留給下一代最為寶貴的財富。

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