Commonwealth Fusion Systems:全球核聚变主导权争夺战已打响

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全球在核聚变能源开发方面已展开竞赛—那些积极支持商业核聚变产业的政府将从这一清洁且几乎无限的能源中受益。

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他们将能够把经济与可靠的核聚变发电厂相连,以满足不断增长的电力需求,促进新产业的发展,并提高能源安全性。作为地球上最后一个新型能源,核聚变将帮助这些国家规划出通往未来的最繁荣之路。

我们已经看到一些新迹象,表明各国政府已经意识到其重要性:

  • 德国的新政府领导希望首个核聚变发电厂建在德国,这将成为科学家、初创企业和其他企业组成的生态系统的一部分。
  • 日本政府制定了国家核聚变战略。近期,其发布了监管商业核聚变的草案计划,以确保核聚变产业的增长,并将核聚变作为其“登月”计划中的政府研发目标。
  • 今年1月,英国又拨款4.1亿英镑(约合5.3亿美元)用于英国原子能管理局(UKAEA)的核聚变能源研究工作。 随着全球对核聚变的支持不断增长,美国的政策制定者应该采取更多行动。

相比之下,如果将英国的投资按比例放大到与美国更大的经济体量相匹配,将达到25亿美元。但美国无论是在总体核聚变支出还是在商业转化方面都远远达不到这一水平。根据政府问责办公室1月份的报告,从2020年到2023年,美国能源部聚变能源科学的支出中,仅有1.2%用于核聚变商业转化工作。

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一、聚变能源行业进展

几十年来,核聚变主要是一项学术研究。如今,取得的进展让商业转化触手可及,目前有数十家公司的相关工作正在进行。我们位于马萨诸塞州的CFS公司的工作最为成熟,已经筹集了超过20亿美元的资金,并雇佣了1000多名员工。美国拥有最多的核聚变初创企业,其他企业的总部则位于英国、德国、日本、中国以及少数几个其他国家。

核聚变的发展超越了学术范畴,并不意味着政府就没有发挥作用的空间。联邦资金可以资助对所有核聚变公司都有益的研究项目和设施—例如一个核聚变原型中子源(FPNS),以帮助评估适应核聚变发电厂极端环境的新金属合金。那些进行投资的国家将自己置于享受核聚变广泛益处的快车道上。

英国再次提供了一个很好的对比。英国原子能管理局的LIBRTI计划正在研究核聚变燃料的增殖包层技术,这将造福于多种核聚变发电厂设计。英国原子能管理局还建立了其他具有商业相关性的设施和计划,吸引了私营行业的广泛参与。

在美国全面支持核聚变能源将增强能源部的基于里程碑的核聚变开发计划。该计划借鉴了美国航天局成功培育美国私营航天产业的模式,随着公司实现特定的预先商定目标,按步骤为其提供资金。核聚变公司承担所有的技术、进度和财务风险。在达到里程碑之前纳税不会付款,且公司共同承担成本。到目前为止,里程碑计划的资金仅为4600万美元,用于CFS和其他七家公司。里程碑计划是公私合作的交付机制,目的是在本十年内开始建造世界上首批商业规模的核聚变发电厂。

与其他政府的核聚变计划相比,这只是杯水车薪。一个致力于增强美国工业活力和国家安全的特别竞争研究项目(SCSP)在2月份的初步报告中建议,进行一次性100亿美元的核聚变商业转化投资。这与聚变工业协会(FIA)寻求的资金水平相同,也得到了清洁空气任务组建议的支持。

二、政府投资聚变能源的益处

政府投资对美国纳税人的回报可能是巨大的,首先是来自国际能源署(IEA)估计的3万亿美元全球能源业务的税收。

在大规模应用时,该行业将雇佣数万人,并支持一个强劲的供应链,从而进一步增强其经济影响。核聚变能源—清洁、稳定可用、燃料丰富且选址灵活—也能够在其他方面增强国家实力。

“在核聚变领域领先的国家将能够制定全球规则,获得显著的经济优势,确保其能源独立,并保持在人工智能、先进制造和国防等关键领域的技术优势,”特别竞争研究项目报告称。此外,拥有核聚变电力的国家也将获得可靠且负担得起的能源安全性。与此相比,进展缓慢将产生严重的后果。

三、中国可能在核聚变领域领先

据估计,2023年中国政府对核聚变的支持为15亿美元—是美国能源部支出的两倍。这个数字可能非常保守。同时,根据Fusion Energy Base的数据,中国对核聚变公司的投资从2021年的零增加到2024年的13亿美元,与对美国核聚变公司的投资相匹配。

“在发电领域,全球领导地位的竞赛正在进行,”弗吉尼亚州州长Glenn Youngkin在3月份的剑桥能源

周(CERAWEEK)会议上表示,“我们必须努力加速核聚变的发展,否则中国将会迎头赶上。这是我们的机会。”

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)成功的国家点火装置(NIF)的惯性核聚变能源计划负责人Tammy MA恰如其分地将美国核聚变的情况比作该国在半导体行业的影响力丧失——半导体行业生产出每个手机、汽车和焊接机器人以及雷达站中的计算机芯片。

Tammy MA在4月份的一篇评论文章中还表示:“美国现在正在应对在关键时刻未能采取行动对国家和经济安全的影响,资助核聚变研究将确认并巩固美国作为全球能源技术领导者的地位。美国曾拥有并随后失去了在半导体行业的这一地位;我们不能再犯同样的错误。”

参考资料:

  • https://blog.cfs.energy/the-race-to-lead-the-world-in-fusion-has-begun/