近日，来自日本的核聚变技术开发公司Kyoto Fusioneering（KF）公布了其UNITY-1集成包层与热循环设施的最新进展：已经完成UNITY-1的大型系统部件（不包括热交换器和发电涡轮机）的建设，还成功将液态金属加热至500°C并完成系统循环等一系列测试，所有测试进展均符合设计预期。
一、行业需求下的技术方向：为何关注“热循环”与“燃料循环”
聚变能源被认为是具有潜力的清洁能源之一，但其商业化进程中存在两项需要重点解决的问题：一是如何将聚变反应产生的高温热能有效转化为电能（目前多数实验室级聚变装置尚未涉及能量回收环节）；二是如何实现聚变燃料（尤其是氚）的增殖与回收。由于氚的天然储量较少，商业电站需通过“包层系统”在反应堆内部实现氚的增殖，并从冷却剂中分离回收，才能形成完整的燃料循环。
过去数十年，全球聚变领域的研究重点主要集中在‘点火’与‘等离子体持续燃烧’方面。不过，即便实现了1亿度等离子体的约束，若无法解决热能转化与燃料循环问题，聚变能源要真正走向应用仍面临挑战。
2022年，KF启动UNITY计划，旨在对关键聚变系统和组件进行综合测试。为了加速发展，该项目后来演变成两个项目：
UNITY-1：不涉氚，因此没有真实的聚变反应，重点用于测试聚变包层和热循环系统，演示提取和转换能量的过程。
UNITY-2：涉氚，由KF与加拿大核实验室（CNL）合作开发，旨在验证聚变燃料循环系统，确保为聚变堆芯提供持续的燃料支持。
二、UNITY-1的技术思路：以“模拟环境”验证“应用能力”
作为一个综合测试研究平台，UNITY-1核心设计思路是：用“模拟聚变工况”替代“实际聚变反应”，优先验证“能量提取与转化”“燃料回收”这两大子系统的可靠性。
UNITY-1选用锂铅合金（LiPb）作为核心冷却剂，这一选择经过了多方面考量。作为冷却剂，材料需要满足三项关键要求：在1000℃的高温环境下保持化学稳定性、具备良好的导热性能（确保热能的有效传递）、能够通过中子轰击产生氚（为聚变反应提供自主的燃料来源）。KF研发团队通过对比熔盐（FLiBe）与纯锂（Li）系统的性能发现，锂铅合金的综合表现更优。
为避免锂铅合金在管道内出现停滞（可能导致局部过热），工程师设计了兼顾“流体动力学”与“热应力”的管道布局；与此同时，平台还配备了专门的隔热系统，以最大限度地减少热量损失，从而提高实验的可靠性，并确保高效运行。
另一个研究重点是了解液态金属在强磁场中的行为，这是磁聚变环境固有的。为了解决这个问题，KF正在使用能够产生高达4T磁场的超导磁体进行流动测试。
三、KF下一步计划：验证基于液态金属的发电技术和VST技术
展望未来，KF计划安装一台热交换器，用于将液态金属的500°C热量传递至空气中；随后将安装一台发电涡轮机，利用加热后的空气发电。这些系统共同作用，将在UNITY-1装置上全面演示基于液态金属的发电技术。
长期来看，KF的目标是演示温度高达1000°C的热量传输技术，这一温度水平与未来商业化聚变反应的预期能量输出相匹配。
除发电测试外，UNITY-1装置还用于验证真空筛盘（VST）技术。该技术的作用是提取氚等氢同位素，这也是聚变发电厂包层系统的一项关键功能UNITY-1会让含有氘的液态金属在VST内部循环，液态金属在此过程中形成液滴，最终实现氢同位素的回收。KF还计划开展性能评估测试，以评估聚变燃料的回收效率，进而证明该系统具备支持完全一体化聚变燃料循环的潜力。
参考链接：
- https://kyotofusioneering.com/en/news/2025/10/07/3450