科学探索|聚变技术将开启近乎无限的超深层地热能源开采( 二 ) 聚变技术将开启近乎无限的超

最后一点非常有意思--直接能量钻头将有效地烧灼它所切开的岩石，在它前进的过程中熔化钻孔轴并将其玻璃化为玻璃层从而将流体、气体和其他污染物封住，这些污染物在以前的超深钻探项目中造成了问题。
但Oglesby写道，激光并不能解决这个问题。“迄今为止，用激光器实现的最深的岩石穿透力只有30厘米。激光钻探缺乏进展有基本的物理学和技术原因。首先，岩石提取粒子流与短波能量不相容，短波能量在接触到所需的岩石表面之前就被（灰尘和粒子云）散射和吸收了。第二，激光技术在能量、效率方面有缺陷，而且太昂贵。”
进入陀螺仪和毫米波能量束
看起来，解决方案可能来自核聚变的世界。为了复制在太阳中心粉碎原子的条件从而释放最安全和最清洁的核能形式，核聚变研究人员需要产生惊人的热量。就ITER项目而言，其谈论的是持续1.5亿度的范围。聚变研究一直是数十亿美元国际政府资金的受益者，因此它加速了其他领域的进展和商业化，否则可能没有预算。
一个例子是陀螺仪，这是一种最初于1960年代中期在苏联开发的设备。陀螺仪在光谱的毫米波部分产生电磁波，其波长比微波短但比可见光或红外光长。在20世纪70年代初，从事核聚变反应堆托卡马克设计的研究人员发现这些毫米波是大幅加热等离子体的绝佳方式，在过去50年里，陀螺仪的发展在核聚变研究和美国能源部的资助下取得了令人瞩目的进展。

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事实上，能够产生超过一兆瓦功率的连续能量束的陀螺仪现在已经可以使用，这对深层钻探者来说是一个惊人的消息。“频率为30至300GHz的定向能毫米波岩石钻探的科学基础、技术可行性和经济潜力都很强大，”Ogilvy写道，“它避免了瑞利散射，在有小颗粒提取羽流的情况下可以比激光源更有效地将能量耦合/转移到岩石表面1012倍。连续的兆瓦级功率毫米波也可以使用各种模式和波导（管道）系统有效地（>90％）引导到很远的距离（>10公里），包括使用光滑孔盘绕和连接/连接管的潜力。”
Quaise: 超深层、超临界地热发电商业化
2018年，麻省理工学院的等离子体科学与聚变中心推出了一家名为Quaise的企业，其专门致力于使用混合系统进行超深地热。该系统将传统的旋转钻井跟陀螺仪驱动的毫米波技术相结合，泵入氩气作为清洗气体来清洁和冷却钻孔，同时将岩石颗粒发射回地表并避开。
迄今为止，该公司已经筹集了大约6300万美元，其中包括1800万美元的种子资金、500万美元的赠款及本月初完成的A轮融资4000万美元。
Quaise计划钻探20公里深的孔，比Kola超深孔要深得多--但Kola团队花了近20年时间才达到极限，Quaise预计其陀螺仪增强过程只需要100天。而这是假设一个1兆瓦的陀螺仪。

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在这些深度，Quaise预计将发现500°C左右的温度，这已经远远超过了地热能源在效率上的巨大飞跃点。Quaise指出：“水在压力超过22兆帕、温度高于374℃时是一种超临界流体。跟非超临界电厂相比，使用超临界水作为工作流体的电厂可以从每一滴水中提取多达10倍的有用能量。以超临界条件为目标是实现与化石燃料一致的功率密度的关键。”
Quaise正在致力于开发全面的、可在现场部署的示范机，它曾这些示范机将在2024年开始运行。它计划到2026年使其第一个超热增强型地热系统达到100兆瓦的运行规模。