科罗拉多州立大学和Marvel Fusion的高功率激光研究设施开工建设

学术   2024-10-21 08:01   上海  

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10月17日,美国科罗拉多州立大学(Colorado State University,CSU)宣布,其与Marvel Fusion通过公私合作形式资助建造的激光聚变设施ATLAS在CSU Foothills Campus举行奠基仪式,预计2026年年中建成并投入运行。

该设施是CSU与DOE科学办公室的聚变能源科学计划(Fusion Energy Sciences,FES)40年激光发展研究合作的成果,以及与激光聚变行业领导者Marvel Fusion在2023年启动的1.5亿美元公私合作伙伴关系的结果。

这栋新的建筑将被称为Advanced Technology Lasers for Applications and Science(ATLASFacility,即用于应用与科学的先进技术激光设施,其主要研究课题将是激光驱动聚变作为一种可行的清洁能源。奠基仪式由CSU校长Amy Parsons主持(如下图),美国能源部(DOE)科学与创新副部长Geraldine Richmond、美国众议员Joe Neguse和Marvel Fusion首席执行官Moritz von der Linden以及其他CSU领导人出席仪式并发表讲话。

聚变能源是一种旨在通过聚变原子核来重现驱动太阳的过程的发电形式。如果成功,激光驱动聚变能源承诺能够安全地产生几乎无限的、可持续的、无碳的能源。完工后,该设施将配备CSU开发的现有超高性能激光器的升级版本,以及Marvel Fusion提供的两台新激光器。新建筑将位于现有的以激光研究为重点的建筑附近,并将容纳相关的实验室和办公室总体而言,该项目是CSU大学空间和能力的一次重大扩展

ATLAS设施将是一个独特的高功率、高重复率激光器集群,可以配置为同时向单一聚变目标发射。那次爆发将向一个大约是人类头发宽度的焦点输送近7拍瓦(1拍瓦等于1千万亿瓦)的功率—超过美国的电力发电能力的5,000倍—大约持续100万亿分之一秒。这三台超高功率激光器可以独立使用,也可以组合使用,以研究聚变能源之外的关键课题,包括基础研究中的重要主题。

Amy Parsons表示,CSU多年来一直走在激光研究的前列,该设施将在未来更多领域为这一领域的领导地位提供支持。

“作为一个既被认可为研究,同时又是可持续的顶尖机构,CSU是该设施的理想之地。”Amy Parsons说。“几十年来,我们一直是激光研究的领导者,我们的教师正在推进关键技术。这个新设施将容纳世界上最强大的激光器之一,并确立CSU为激光聚变研究的中心。”

除了聚变和基础科学研究,ATLAS设施还将支持跨学科工作,如医学领域,其中激光可以用来在非常局部的区域沉积能量以治疗肿瘤。该设施的其他潜在研究包括微芯片光刻和设计,以及详细X射线成像快速移动物体,如全速运行的飞机引擎。该设施还将广泛支持基础科学研究。

现有的和新的设施现在将统称为Advanced Laser for Extreme Photonics (ALEPH)Center,即先进极限光子学激光中心。

副部长Geraldine Richmond在活动中强调了DOE与CSU在激光研究方面的广泛合作伙伴关系—特别是通过聚变能源科学计划(FES)。该机构最近通过其LaserNetUS计划向大学授予了1,250万美元,另外还有1,600万美元的奖励,用于启动一个惯性聚变科学与技术中心。这些赠款支持使用校园内现有设施的研究,包括对高性能ALEPH激光器的升级。DOE的资金还使外部研究人员可以免费访问研究设施,无论他们是否从事聚变或其他主题的工作—支持许多关键领域的活动。

“我对与Marvel Fusion在CSU通过这种公私合作伙伴关系进行的重要研究感到兴奋。”Geraldine Richmond说。“我们渴望利用这些机会。激光器开发和实验符合我们实现聚变能源的长期目标,但同样重要的是我们将在这个过程中学到的东西,这将帮助我们最终实现这一目标。”

CSU在激光研究方面的领导地位主要归功于大学杰出教授Jorge Rocca和Carmen Menoni的工作。两人都是电气与计算机工程系的成员,而Rocca还在物理系任教,Menoni在化学系任教。多年来,他们一直在大学领导这一主题的跨学科研究。“他们的现有和富有成效的研究合作伙伴关系是Marvel Fusion选择进一步投资于大学项目的关键原因。”CSU研究副校长Cassandra Moseley说。

“CSU是激光研究和技术的领导者,这使我们能够开始建设一个将使这项有影响力的研究提升到新水平的建筑。”Cassandra Moseley说,她也在奠基仪式上发表了讲话。“我们今天与帮助我们达到这一步的科学家们一起庆祝,并对这个设施中将进行的研究力量和发现感到兴奋。”

Walter Scott Jr.工程学院院长Allen Robinson也表达了同样的看法,并表示新设施是CSU在创业方面的一个显著进步。

“我们为Rocca和Menoni教授几十年的成功感到无比自豪,这些成功最终促成了这个世界级设施的建设。”Allen Robinson说。“我们与行业和CSU STRATA的这种合作伙伴关系是工程学院和CSU广泛传播的创业和技术转让文化的自然延伸。”

Robinson还补充说,全球基于激光的研究呈指数级增长,导致对聚变行业内下一代科学家、技术人员和供应商的培养产生了巨大且未满足的需求。他说,新设施将通过为CSU的本科生和研究生提供亲身体验最新技术的机会来满足这一需求—履行大学作为赠地机构的承诺,支持关键STEM(science, technology, engineering, and mathematics)领域的劳动力发展。

Marvel Fusion的首席运营官Heike Freund表示,该公司对继续与科罗拉多州立大学在这一研究领域合作感到兴奋。

“这次奠基标志着Marvel Fusion与CSU合作伙伴关系的一个激动人心的新篇章,因为我们将建设一个将推动聚变能源未来的设施。”Heike Freund说。“聚变能源有潜力彻底改变可持续能源的方法,提供几乎无限的清洁能源。这种合作使双方处于尖端研究的前沿,为可能重新定义全球能源解决方案的变革性进步铺平了道路。”

Tetrad Corporation将管理该项目的建设,McCarthy Building Companies, Inc.担任总承包商,SWBR负责设计。实验室空间将设有高达ISO 6 / Class 1,000的洁净室,HVAC系统将维持极其严格的温度和湿度容差,以确保激光系统正常运行。


素材链接:

  • https://source.colostate.edu/work-to-start-on-powerful-new-laser-facility-funded-by-public-private-partnership/

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