PPPL物理学家安德烈·科达克在显示他的多孔聚变设施墙概念的图表旁边。信用:埃尔·勒·斯塔克曼/ PPPL通信办公室拼贴瑞士奶酪上的大洞有助于使它成为美味佳肴。现在，美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的科学家们正在给组件添加瑞士奶酪式的小孔，以改善将为太阳和恒星提供能量的聚变能带到地球的过程。新的计算机模拟显示，在环形托卡马克聚变设施内壁周围放置孔洞——覆盖液态锂贮库的多孔海绵状盖子——可以吸收设施内有害的热量。然后热量可以转移到发电机上，帮助发电。
聚变以等离子体的形式结合了轻元素——由电子和原子核组成的物质的热带电状态——并产生了巨大的能量。科学家们正在寻求在地球上复制聚变反应离子，以获得几乎取之不尽的电力供应来发电。
“这是一个可以从等离子体中收集热量的系统，”PPPL高级工程分析师安德烈·科达克说，他是一篇报道《核材料与能源》结果的论文的主要作者。“你可以利用液态金属来移除能量，液态金属就像一块发热海绵。然后你可以将热量传递给发电机或其他能量转换装置，将热量转化为电能。”
霍达克说，这种新颖的设计既简单又有效。“你不需要任何活动部件。你只需要通过洞下的通道输送电流。”他说，电流产生一个磁场，使锂通过空穴移动到表面。
这个新颖的概念包括以一种新的方式设计托卡马克。“欧洲的同事们发明了一种3D打印的多孔材料，它在表面下有很大的储存空间，”PPPL边界物理学负责人、NSTX大学科学系副主任拉杰什·美因吉说。“安德烈的创新意识到，你不仅可以将这些大空间用作蓄水池，还可以在正确的方向上作为冷却剂通道。安德烈于是想出了用液态锂作为冷却剂和渗出到表面的材料的主意，所以一种材料扮演两种角色。”
多孔壁概念的设计依赖于计算机模拟。“你可以称之为‘虚拟工程’”，科达克说。“我们实际上在PPPL的工程部门做了大量的模拟工作。由于融合设备昂贵且复杂，你不能测试大量原型，然后确定最终版本。你基本上只需要制造一两个设备。测试它们的唯一方法是虚拟测试。”
科达克和美因吉现在正在探索3D打印是否能更容易、更精确地创建多孔壁。“能源部聚变能源科学部门有一个项目专门研究液态金属概念，”科达克说。“在我们完成优化后，下一步将是构建一个原型并进行一些测试。”
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