英国计划建造全球首座核聚变发电厂

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英国参加了竞争,建造了世界上第一个商用核聚变反应堆。 10月3日,政府宣布投资2亿英镑(2.48亿美元)。

尽管目前没有核聚变设施产生的能量超过其运行所需的能量,但各国政府已经在考虑如何建造商业反应堆。其中,英国计划的设计和时间表最为雄心勃勃。

“这笔钱够了,我不知道,但这笔钱很多。”蒂姆卢斯(Tim Luce)表示,他是国际上最大的核聚变实验ITER的首席科学家,该实验得到了各国的支持。卢斯说,如果这笔钱继续用于制造最终设备关键部件的原型,那将为英国带来“一个良好的开端”。

在接下来的四年中,位于牛津附近的库勒姆核聚变能源中心的科学家将为球形托卡马克能源生产(STEP)设计详细设计,该发电能力能够产生数百兆瓦的净能源。该工厂于1940年代初建成并投入使用。如果您决定继续建设该设施,则成本将达到数十亿英镑。

负责管理库勒姆核聚变能源中心的英国原子能管理局(UKAEA)STEP计划负责人霍华德威尔逊(Howard Wilson)说:“这是一个雄心勃勃的冒险项目,但我认为核聚变项目必须做到这一点。”

氢原子和氦原子的核聚变过程为太阳提供能量,预示着清洁能源的无限供应。但是,迄今为止,还没有设施能够产生比所需更多的能量。在法国南部进行的国际ITER实验于2035年实现了这一目标。STEP项目的目标是进一步发展可以利用核聚变发电的工厂。只有ITER成功,科学家才能知道像STEP这样的商业工厂原型是否真的可行。

与国际热核实验堆一样,英国的计划设施将基于“托卡马克”设计,该设计使用磁场来限制重同位素(如氢,氦和氖)的等离子体,这些重同位素在极高的热量和压力下聚集。但是,鉴于ITER的托卡马克呈甜甜圈状,STEP将采用自1990年代以来在英国进行测试的方法,以将过热气体保持为更紧凑的苹果核形状。

科学家们希望,直径约10米的小型设施将被证明更便宜。但是其缩小的尺寸也引发了一些问题,例如如何在较小的表面积上控制等离子体的极端热量。

位于美国剑桥的麻省理工学院的等离子体物理学家安妮怀特(Anne White)说,制造更紧凑的托卡马克是一种冒险的选择。物理学家认为,由于ITER的Tokamak的设计已得到广泛研究,因此它将按计划工作。但是怀特说,球形托卡马克存在许多未知因素。 “这意味着更多的风险,但另一方面,这可能意味着有更多的发现要探索,或者有更多的要优化。”

英国只是计划建造商业反应堆的许多国家之一。欧洲版本的ITER实验堆DEMO计划于1950年代使用。世界各地的许多公司也希望实现更紧凑的设计。

STEP的资金来自总理特雷莎梅政府去年10月宣布的2000万英镑,而政府则资助了设计的第一年。 Culham中心首席执行官兼UKAEA负责人Ian Chapman表示,到2024年之后,该设施的后续开发阶段将涉及公共和私人投资。

英国在国际热核实验堆中的未来角色仍然不确定,因为其成员来自欧洲原子能共同体,英国政府计划在退出欧盟时退出该共同体。 30多年来,库勒姆中心主持了由欧盟资助的“欧洲联合环加速器”项目,该项目对ITER的燃料技术进行了测试。

卢斯说,尽管政府表示希望找到一种方法来保持其在国际热核实验堆中的存在,但STEP的投资有助于确保英国在核聚变方面的长期专业知识不会过时。他补充说:“为了获得ITER的投资回报,各国需要国内专业知识和前进的道路。”

但是,查普曼坚持认为,STEP计划并不意味着英国正试图独自做到这一点。他说,国际热核实验堆的七个伙伴,即中国,欧盟,印度,日本,韩国,俄罗斯和美国的个国家,都在致力于设计商业反应堆,建立供应链并发展国内专业知识,以推进下一阶段的核聚变。 “我们不应将STEP视为拒绝进行国际合作的标志。”

(编辑器:DF386)