Electric Fusion Systems （EFS） 最近展示了其實驗室成功的非中子聚變實驗，該實驗涉及一種新的無輻射能源技術，該技術僅釋放極少量的危險中子。實驗是通過涉及鋰+質子，氦+能量輸出產品來進行的。

在接受 EE Times/Power Electronics News 采訪時，EFS 的聯合創始人 Ken E. Kopp 和 Ryan S. Wood 透露，他們的發明仍處于專利階段，可以以安全和可持續的方式產生聚變鏈反應，并解釋說他們的輕元素電聚變 （LEEF） 反應器是微型的，以適應廣泛的應用。它沒有臨界質量，可以在任何工廠生產。該技術還顯示出安全優勢，因為它沒有令人擔憂的特殊核材料，也沒有高放射性廢物。這些值得注意的功能允許減少可能采用的設計、許可、建造和安全成本。

兩位聯合創始人還表示：“我們為自己設定了目標，不僅要向科學界展示和驗證技術，還要將知識產權授權給戰略行業，以加速全球采用”。

非中子聚變是通過中子探測、伽馬光譜和光學等一系列涉及聚變反應的測量來進行的。正如在光譜中所觀察到的那樣，致密的等離子體會引發質子-鋰聚變反應（圖 1 和圖 2）。

圖 1：實驗顯示了聚變反應，通過中子儀器、伽馬射線和光譜數據證實。產生氦氣。（來源：EFS）

圖 2：等離子（來源：EFS）

非中子融合

迄今為止， 核聚變 實驗主要涉及氘（一個質子和一個中子）和氚（一個質子和兩個中子），它們是氫的同位素。這些元素在反應速率的基礎上顯示出優勢，但它們的反應會產生強烈的高能中子流，這會暴露于放射性風險：反應堆必須被混凝土屏蔽包圍以遏制損壞。

對低能輻射的需求推動了對激光技術、激光等離子體相互作用和激光加速粒子束的深入研究。這樣的研究導致了產生較少高能輻射的非中子核反應。

但什么是質子？質子是一個失去電子的氫原子；鋰 （Li） 是一種輕質非放射性元素，用于 鋰離子電池 和許多其他工業應用。EFS 認為鋰-質子聚變反應是最好的選擇，因為它不會產生中子或輻射，它是清潔的并且提供高能量輸出。

圖 3：聚變能量增益系數（來源：EFS）

EFS聚變反應堆

EFS 的解決方案涉及循環感應過程，以將聚變鏈反應的能量作為電弧加以利用。這通過等離子體燃料，導致直接轉化為電能。系統的效率由等離子體的密度決定。這種“融合等離子體變壓器”強烈依賴于超密度燃料。

該公司認為，這種解決方案將大大降低電力成本。兩位發言人提到“在美國，成本約為每兆瓦時 100 美元（或每千瓦時 10 美分），而新清潔技術的出現可以降低此類成本”。他們補充說：“我們的原型技術是一種非中子聚變反應堆，能夠提供數十千瓦的功率，但可擴展到兆瓦。等離子變壓器將抗磁壓力轉化為電能的效率約為 90%。”

圖 4：輕元素電聚變 （LEEF） 循環（來源：EFS）

圖 5：性能測試原型（來源：EFS）

EFS 燃料在超臨界流體狀態下運行。離子溫度為 MeV 量級，導致在每個聚變循環中產生顯著的鏈式反應。該過程是循環的（100-1000 赫茲），并且在每個周期通過磁感應提取聚變能量（圖 4 和 5）。

當聚變反應以鏈式反應狀態發生時，它們會產生帶電粒子的爆炸，這些粒子與反應堆的振蕩磁場電磁耦合，隨后將其轉化為電能。基本上，它是一個以聚變等離子體為核心的增益變壓器。“這使我們能夠使用高效的電力電子設備來收集 EMF，然后將其作為開關電源進行調節。因此，直接輸出轉換可以是例如 800 VDC 或 35 kV AC，”發言人說。

他們補充說：“我們有一個電弧穿過這些電極，并隨著聚變反應而擴展，然后產生我們在等離子體核心變壓器中捕獲的磁壓力和電磁力。并且這些可以在工業上大規模開發，取代普通的變壓器。然后，一旦您將能量放入線圈，您就可以使用典型的功率轉換電子設備將功率提升到任何 AC 或 DC 電壓和頻率，同時您需要一些控制電子設備來調節反應。本質上，我們正在做的是利用聚變等離子體的性質直接耦合到磁場并將能量（電磁力）轉移到周圍的電感線圈中。因此，我們有一個通過燃燒鋰來驅動的增益磁芯變壓器，這確實是我們產生的能量的來源。” 這是直接的熱融合——E=Mc2 。