为确保到 2050 年实现千兆吨级 CDR 部署,DOE 将专注于实现到 2030 年 2500 万吨 CDR 需求的中期目标所需的科学和创新。该中期目标的组成将反映上述六种 CDR 途径的多样化组成,并确保每一种途径至少达到百万吨级。这是因为,在六种可能的 CDR 途径中,目前并没有明显的“赢家”,也没有理想的 CDR 解决方案:每一种途径都有独特的优势、权衡和挑战,涉及成本、技术成熟度、土地和能源需求、对测量、监测、报告和验证 (MMRV) 的信心以及储存期限。例如,DAC 等技术目前需要大量的基础设施投资和能源投入,但具有高度的可测量性和可验证性。相比之下,改进森林管理等方法可以利用自然和工作生态系统的光合生产力,但可能难以以高空间和时间分辨率进行测量,并且提供的储存持久性较差。
1962 年,美国在太平洋上空 250 英里处引爆了一枚百万吨级核武器。爆炸导致高层大气中电子严重失衡,并与地球磁场相互作用,在太平洋大片地区产生振荡电场。这些场的强度足以损坏一千英里外夏威夷的电子设备,并清楚地展示了电磁脉冲 (EMP) 的影响。军方不久就开始考虑如何在不使用核武器的情况下制造这种脉冲。20 世纪 60 年代末,达尔格伦海军武器实验室的特殊应用部门开始研究如何产生高功率振荡电场,这种电场可用作破坏敌方电子设备的武器。这些设备基本上是无线电早期使用的老式火花隙发射器的高功率版本。为了构造一种能够产生类似核电磁脉冲场的装置,需要将储存的电能转换为射频 (RF) 能量,然后通过天线穿过大气层辐射到目标。这些装置通常将能量储存在高压电容器中,并使用火花隙开关快速释放能量。然后,这会在天线上驱动振荡电流,使其辐射。为了达到核电磁脉冲的典型场强数千伏/米,需要工作电压为数十万伏或更高的装置。20 世纪 70 年代初,人们研究了许多辐射装置。大多数都属于一类称为赫兹振荡器的装置。电容器被充电至高电压,开关闭合,电流在电路中流动,导致储存的能量在电容器的电场和电感器的磁场之间振荡。要将电容器充电到极高的电压,必须使用某种类型的升压变压器。最常用的倍压器之一是马尔克斯发生器。内部电阻和外部辐射的损耗通常会在几个周期后衰减振荡波形。因此,辐射脉冲的时间很短,频率成分很宽。1 图 1 显示了电感电容振荡器(LC 振荡器)的简单示意图。