计划在未来五年内投资25亿英镑,英国决心开启聚变能源时代

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6月10日,英国财政部与能源安全与净零排放部集中宣布了一大批投资计划,其中包括了将在未来五年内向核聚变领域投资25亿英镑,用以推进原型电厂——STEP计划,并将创造数千个新的就业机会。

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一、国家核聚变战略

2021年10月,英国商业、能源和产业战略部(BEIS)发布《Towards Fusion Energy:The UK Fusion Strategy》和《Towards Fusion Energy-The UK Government’s Proposals for a Regulatory Framework for Fusion Energy》,阐述了英国政府将如何利用其科学、商业与国际领导力来实现聚变能源。自此,英国成为全球第一个通过立法以确保安全有效地推出聚变能源的国家。

2023年10月,英国发布《Towards Fusion Energy 2023》,旨在巩固其在核聚变领域的全球领先地位,通过推出Fusion Futures 计划(2023-2027年投资高达6.5亿英镑),重点发展基础设施、技能培养和商业机会三大领域,以实现在2040年前建成原型核聚变电厂、证明商业可行性的目标,应对全球能源安全与净零排放挑战。

二、英国代表性装置

  • JET:即欧洲联合环,位于英国牛津附近的卡勒姆聚变能源研究中心(CCFE)。JET于1983年正式投入运行,2023年退役。退役之前,JET是全球规模最大、功率最强的在运托卡马克研究装置。JET同时也是世界上首个进行氘氚实验的托卡马克聚变装置。
  • Tokamak Energy:成立于2009年,是英国原子能管理局(UKAEA)的衍生公司。该公司致力于开发紧凑型球形托卡马克和高温超导(HTS)磁体技术,这两种技术提供了最有效率和商业吸引力的聚变能源路径。Tokamak Energy正在设计一个能够产生800MW聚变能的聚变电厂。2022年,其ST40装置达到1亿摄氏度的离子温度,并实现了当时所有私营聚变企业中最高的聚变三乘积(6*10^18 keV.s.m^-3)。该公司目前也是日本示范聚变电站项目(FAST)的设计与技术合作伙伴。
  • Pulsar Fusion:成立于2011年,总部位于英国牛津郡,早期专注于化学推进器与电力推进系统的研发,服务于航空航天及国防领域。自2018年起,公司战略转向核聚变技术,目标是通过可控核聚变实现高效太空推进。2022年,该公司获得英国航天局资助,加速推进器原型开发。其核心理念是“利用恒星能源驱动人类文明迈向深空”。2025年3月,Pulsar Fusion宣布推出Sunbird,这是一种在过去十年中完全保密开发的核聚变火箭概念。
  • Astral Systems:成立于2021年,总部位于英国布里斯托尔,专注于使用其基于“晶格约束聚变”的“多态聚变”技术开发紧凑型聚变反应堆。今年2月,Astral Systems宣布完成约530万欧元的融资,该笔资金将用于扩大其多态聚变反应堆规模,提升医用同位素产能,并计划于2025年底前向客户交付首批商用设备。近日,Astral Systems实现氚增殖技术突破,成为首家使用自身的聚变反应堆成功生产氚的商业化聚变公司。
  • First Light Fusion:成立于2011年,总部位于牛津,是牛津大学的衍生企业。公司专注于惯性约束技术研发,原先计划采用独特的“弹丸聚变”技术,利用其独有的"放大器”技术将压力放大至极端条件,显著降低聚变反应对驱动装置的能量需求。但就在今年3月,公司实现一项重大战略调整,寄希望于通过推进其专有的放大器技术快速实现商业化,进一步构建完善聚变能产业生态系统。First Light将与其他惯性约束聚变公司、太空探索公司及国防企业建立商业合作,并提供关键核心组件。
  • Crossfield Fusion:成立于2019年,总部位于伦敦,旨在制造先进、紧凑的聚变反应堆,旨在产生无碳热能和电力。该公司开发了一种称为“Epicyclotron”的技术,该技术于2021年进行了初步测试。通过该实验和损失机制的详细建模,该公司得出结论,该反应堆无法扩展以提供净增益聚变反应堆,目前正在作更有针对性的优化。

参考资料:

  • https://www.gov.uk/government/news/thousands-of-jobs-to-be-created-as-government-announces-multi-billion-pound-investment-to-build-sizewell-c
  • https://westbridgfordwire.com/2-5-billion-investment-sees-nottinghamshire-leads-global-race-for-nuclear-fusion-energy/
  • https://westbridgfordwire.com/rushcliffe-mp-welcomes-two-major-announcements-for-the-region-as-energy-secretary-vows-golden-age-of-nuclear/