2025年11月10日,WNN报道,聚变燃料循环公司(FFC)已在加拿大安大略省乔克河实验室正式启动UNITY-2设施的建设工作。该设施是全球首个能够实现全回路运行的综合氚燃料循环系统测试平台,旨在推动氘 - 氚(D-T)聚变能源的实用化进程。
一、项目背景
FFC是加拿大核实验室(CNL)与日本京都聚变工程公司(KF)2024年联合成立的合资企业,核心使命是研发和部署聚变燃料循环技术。
UNITY-2作为双方合作的首个关键项目,它将完整演示从燃料排放、净化到供给的全流程氘-氚燃料循环,在接近真实的工况下,以实际运行速率展示高效氚处理技术。
京都聚变工程公司表示,UNITY-2是聚变示范电站和聚变发电验证设施落地的关键一步。随着美、英、德、日等国计划在2020年代末至2030年代初加速推进聚变电站建设,安全高效的综合氚燃料循环系统已成为不可或缺的核心支撑。若缺乏此类设施,聚变反应堆从实验阶段向发电系统的转型将面临难以克服的风险和延误。
2025年8月,通用原子公司(General Atomics)向FFC投入2000万美元、为期十年的战略投资,以加速UNITY‑2的研发与落地。
二、项目目标
UNITY-2的核心目标是搭建氚燃料循环技术的中试验证平台,填补当前从燃料排放、净化处理到再供给全链路的研发空白,为技术规模化应用奠定基础。通过设施的长期稳定运行,项目将推动氚安全管理标准与计量体系的完善构建,为未来聚变发电厂(FPP)的商业化落地提供可靠、可复制的技术支撑与运行经验。
同时,该平台将面向国内外相关企业、研究机构开放测试机会,助力各类核心技术的中高技术成熟度(TRL)提升,加速全球聚变能源领域的技术迭代与商业化进程,为聚变能源成为未来清洁能源的重要组成部分提供关键保障。
三、项目进度及计划
2024年初:概念设计完成。
2025年:详细设计完成,随后启动关键部件的采购。
2025年11月起:现场施工启动,施工团队进驻查尔克河实验室,拆除旧设备,为UNITY‑2的工艺系统腾出安装空间。
2026年中期:完成系统调试。
2026年年底:投入运行,进入试运行阶段。
2027年初:正式进入运营,开始提供完整的氚燃料循环测试服务。
四、UNITY-2设施
前面我们提到UNITY‑2是位于加拿大安大略省查尔克河实验室(Chalk River Laboratories)的氘‑氚(D‑T)燃料循环全流程测试平台。该设施在加拿大核安全监管机构(CNSC)批准的氚许可框架下运行,允许在工艺过程中持有最高100克氚,固定储存上限可达250克。
核心功能如下:
氚提取
系统:约50升锂‑铅(Li‑Pb)熔盐回路,用于实际氚环境下的提取与回收。
真空腔体:模拟聚变反应堆工况(包括PEG气体),燃料注入速率约2.3 Pa·m³/s(连续运行时约 2.6 Pa·m³/s)。
双重储存系统:分别储存氘(dU)和锆钴(ZrCo),实现同位素的高效分离与管理。
双重ISS:包括热循环吸收工艺(TCAP)和离子循环装置(CD),支撑燃料的泵送、净化与再注入。
外部循环:废气分离系统(WDS)和氚回收系统(ADS)构成完整的闭环燃料循环。
离心颗粒注入:提供高精度的燃料颗粒注入能力,满足未来聚变电站对燃料补给的需求。
技术平台与用户服务UNITY‑2被定位为多功能开放平台,面向全球聚变创新者提供燃料循环、氚库存最小化、材料兼容性等多领域的研发与演示机会。在正式投运前,设施已开展氘(H/D)代替氚的预验证实验,以验证关键子系统的性能。项目团队
正邀请具备空间和氚库存约束的技术供应商提前介入设计,以确保后期用户能够顺利集成其组件。五、关于加拿大核实验室(CNL)与日本京都聚变工程公司(KF)
加拿大核实验室(CNL):CNL是加拿大联邦政府直属的核能研究与技术中心,拥有逾百年的核科学与工程经验,尤其在氚生产、处理与安全管理方面具备成熟的技术与许可体系。作为UNITY‑2项目的主要场址,CNL为设施提供实验室空间、辐射防护基础设施以及与加拿大核监管机构的合规接口。
京都聚变工程公司(Kyoto Fusioneering,KF):KF成立于2024年,是日本私营的聚变能源技术公司,专注于为聚变电站提供辅助热循环、燃料循环以及高功率微波(Gyrotron)等关键子系统。KF的使命是通过不依赖单一约束概念的商业模式,加速聚变技术的研发并在每个阶段实现收入,以降低研发风险。在UNITY项目中,KF负责燃料循环技术的研发、系统集成以及国际合作网络的搭建。KF与CNL共同出资成立Fusion Fuel Cycles Inc.(FFC),并在 UNITY‑2项目中提供技术路线、模型仿真以及关键组件(如TCAP、CD、WDS/ADS等)。
合作模式与战略意义:通过CNL与KF的合资企业FFC,双方将各自的核技术(CNL)与聚变系统工程(KF)优势进行深度融合,形成面向全球的燃料循环服务平台。该合作被视为实现商业聚变电站(FPP)关键技术突破的关键一步,能够在未来十年内为示范电站提供低风险、可复制的氚处理与循环方案。
参考链接:
- https://www.world-nuclear-news.org/articles/construction-of-unity-2-under-way
- https://www.prnewswire.co.uk/news-releases/fusion-fuel-cycles-inc-announces-unity-2-construction-milestone-and-corporate-growth-302605571.html
- https://ffc.inc/news/