- Quaise Energy 利用核融合技術開發毫米波鑽探系統。
- 該系統可在無需傳統鑽頭的情況下蒸發岩石。
- KF 的 gyrotron 專為持續運行而設計，適合地熱鑽探需求。
- 該項目是 KF 在核融合行業之外的首個商業訂單。
Quaise Energy 正利用為核融合反應堆開發的硬件，協助鑽探地球內部一些最熱的岩石，無需使用傳統的鑽頭。Kyoto Fusioneering (KF) 獲得 Quaise 的訂單，為其毫米波鑽探技術提供一套 gyrotron 系統。該系統能產生高功率的電磁波，能夠在鑽孔前進的過程中蒸發或氣化岩石。Quaise 正在發展這一方法，以進達到超熱的地熱資源，這些資源位於傳統機械鑽探難以抵達的深度和溫度之下。
毫米波鑽探技術的創新
因為能量是從地表以毫米波的形式傳遞，因此該方法不需要在孔底部設置鑽探硬件。該協議於 8 月 17 日簽署，標誌著 KF 的等離子體加熱技術在核融合行業之外的首個商業訂單。這項技術最初是因為核融合實驗需要強大的電磁波來將等離子體加熱至極高的溫度而開發的。
系統的核心是一個 gyrotron，這是一種專用的真空電子設備，能夠產生高功率的毫米波。Quaise 計劃將這些能量直接引入地下，以足夠強烈地加熱岩石，從而移除它，取代傳統鑽頭的機械切割動作。該公司的鑽探概念源自於麻省理工學院 (MIT) 超過十年的研究。開採超熱岩石可以使地熱項目利用更高溫的資源，並可能產生大量連續電力。KF 已經建造了運行在 28 GHz 至 236 GHz 頻率範圍內的 gyrotron。
其核融合項目包括為英國原子能局的 MAST 升級提供的兩個雙頻單元，以及為 Tokamak Energy 的 ST40 提供的一個 1 兆瓦系統。該公司還為美國能源部的 DIII-D 國家核融合設施提供了兩個 gyrotron 中的第一個。KF 還完成了為德國的 Wendelstein 7-X 星狀器和 ASDEX 升級設計的 1.5 至 2 兆瓦級系統。
持續運行的技術挑戰
然而，鑽探帶來了不同的工程挑戰。毫米波需要持續運行，許多現有的核融合實驗僅在幾秒鐘內運行脈衝。然而，地熱鑽探系統需要其毫米波源在鑽孔前進的過程中持續運行。KF 表示，Quaise 訂購的 gyrotron 專門設計為持續運行。這一要求也可能對未來的核融合電廠有所裨益。與當前的實驗性機器不同，商業反應堆預計需要能夠持續運行的等離子體加熱設備。因此，為地熱鑽探建造持續運行的 gyrotron，可能有助於開發兩個行業所需的技術。
KF 自 2024 年以來，一直在日本的 NEDO Deep-Tech 初創企業支持計劃下，研究高功率、持續運行的 gyrotron 和電源應用於超熱地熱。
Quaise 的合同是該項目所產生的第一個商業訂單。「gyrotron 供應鏈必須在當前規模之上大幅增長，以滿足核融合的需求，而且必須在需求到來之前增長，而不是在之後。KF 正在現在進行這方面的投資，並接受能夠建立這一能力的商業工作。這與 Quaise 的合作是其中一個重要部分。」Kyoto Fusioneering 的等離子體加熱集團首席執行官 Takashi Imai 表示。
KF 計劃利用該項目的經驗來支持下一代地熱開發，包括開採深層高溫資源的努力。
核融合技術在地熱開採的應用前景
Quaise Energy 的毫米波鑽探系統展示了核融合技術在地熱開採中的潛力。透過高功率的 gyrotron，該系統能在極高溫度下有效地移除岩石，這對於開採深層地熱資源至關重要。KF 的持續運行設計不僅滿足了地熱鑽探的需求，還可能推動核融合電廠的發展，因為商業反應堆需要持續運行的加熱設備。這項技術的成功應用或將改變地熱能的開採方式，並促進可再生能源的發展。