《美国加大对聚变能源的投资》

  • 来源专题:大气污染防治
  • 编译者: APC
  • 发布时间:2021-03-15
  • 颇具影响力的能源部(DOE)咨询委员会建议美国积极开展聚变能源的部署,包括对技术和设备进行投资,以支持LLNL国家点火设施(NIF)的核心任务之一,为建立核聚变奠定基础。发展惯性聚变能(IFE)。

    该报告称霸未来:融合与等离子体,由十二月份批聚变能科学顾问委员会(FESAC)。紧随其后的是2月美国国家科学,工程和医学研究院(NASEM)的报告,呼吁采取积极行动,尽快在2035年建造美国的试验性聚变电站。

    FESAC的报告编制了两年,根据美国能源部科学办公室的聚变能科学(FES)计划,为美国的聚变能和等离子体科学提供了长达十年的愿景。NFS&PS物理学??家FESAC成员兼报告小组委员会的Tammy Ma说,LLNL是等离子体物理社区规划过程的主要参与者,该过程为该报告的十年战略计划奠定了基础。

    FESAC和NASEM的报告都侧重于磁聚变能量(MFE)技术的发展,以法国的ITER实验为例;美国是参加ITER的35个国家之一,目前已完成了70%以上的目标,并计划在2025年首次进行等离子操作。

    但是,这些报告承认必须同时追求包括IFE在内的其他政府和私人融合技术,而FESAC的报告指出,NIF在点火方面取得了“巨大进步” 。这两份报告都呼吁与联邦,国际和私人投资者建立合作伙伴关系,并概述了NIF一直致力于融合和等离子体研究的增长机会(请参阅“十年报告重点介绍了NIF对等离子科学的贡献。”)

    报告中与LLNL工作有关的要点和建议包括:

    即使在没有增长预算的情况下,也要重新启动IFE程序。

    继续为与NNSA共同赞助的高能量密度实验室等离子体(HEDLP)计划提供强有力的资金支持。

    在LLNL支持的SLAC国家加速器实验室中完成极端情况下物质(MEC)升级的设计和施工。

    协调高强度激光研究计划(FES与其他联邦机构的合作)。

    致力于开发由NIF&PS设计和开发的,类似于高重复频率高级PB激光系统的数兆瓦(万亿瓦)激光设备和美国的高重复频率高强度激光设备。先进的光子技术计划;HAPLS已于2017年6月交付给捷克共和国的Extreme Light Infrastructure Beamlines Facility。

    强烈支持LaserNetUS,如果预算允许,可以进行积极的升级;LLNL的木星激光设备是LaserNetUS的成员,LaserNetUS致力于恢复美国的高强度激光研究

    到2040年在美国建立一家聚变试点工厂。

    强烈追求替代性和创新性融合概念。

    最好与其他机构合作,建设和设计中型Z捏脉冲电源设施;LLNL目前正在桑迪亚国家实验室为Z机开发许多高级诊断程序。

    为强大的公私合营计划提供支持。

    “即使在预算不变的情况下,”报告负责人说,“做出了一定的准备,以确保以某种方式支持这些活动。无法建造新设施,但建议进行构思前的设计活动和技术开发。”

    由能源部赞助的NASEM报告“将融合带入美国电网”描述了要使融合在2050年之前适时过渡到低碳经济中发挥作用所需要的科学和技术创新。NASEM计划要求进行试点到2028年进行电厂设计,并在2035年至2040年的时间范围内向电网增加聚变能。

    报告说,几乎取之不尽的聚变能可以为美国电网提供清洁的,无碳的基准电力,在美国将其发电基础设施脱碳的过程中起着关键作用。聚变使用大量的氢燃料,不会产生长寿命或高水平的放射性废物。它本质上是安全的,并且是其他可再生能源的理想补充。

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    • NASEM于今年2月发表的报告《将核聚变引入美国电网》(bring Fusion to the US Grid),基于该委员会关于美国燃烧等离子体研究战略计划的2019年最终报告的工作。报告指出了支持美国核聚变试验工厂发展所需的关键目标和创新,其中许多目标和创新应该同时发展,以应对在2035年至2040年期间运营一个试验工厂的挑战。 该研究院说,美国在国际ITER核聚变项目上的投资以及能源部资助的研究取得的成果意味着,只要必要的资源得到优先考虑和分配,美国就可以开始规划其第一个核聚变试验工厂。 普林斯顿等离子体物理实验室核聚变研究副主任、撰写该报告的NASEM委员会主席Richard Hawryluk说:“美国核聚变领域从一开始就一直是核聚变研究的先驱,现在有机会将核聚变推向市场。” NASEM说,将核聚变作为一种能源需要解决重大的技术、科学和经济挑战。“然而,世界上其他国家和集团正在迅速建立自己的核聚变试验工厂。如果美国能够克服这些挑战,并为报告中概述的核聚变试验工厂提供资源,那么美国就有机会发挥全球领导作用,将核聚变纳入其低碳替代能源的武库。” “美国是一个融合的领导者,使影响过渡到低碳排放电气系统,到2050年,美国能源部和私营部门应该产生净电融合试验工厂在美国在2035 - 2040年的时间,”该报告建议。能源部现在应该“向前迈进”,建立包括公私合作伙伴关系在内的国家团队,开发试验性工厂的概念设计和技术路线图,并制定试验性工厂的工程设计,使核聚变具有商业可行性。 “NASEM是一个重要的声音越来越多,倡导积极的科技项目需要保持美国在核聚变能源开发的前沿,”托尼说泰勒,磁聚变能在通用原子公司副总裁(GA),运营DIII-D民族融合为美国能源部科学办公室设施。DIII-D的研究正在为核聚变能源建立科学和技术基础,并帮助为部署第一个核聚变试验工厂奠定基础。GA还为ITER提供几个关键部件,包括中央螺线管,这是一个1000吨的脉冲超导磁铁,将位于聚变装置的核心。 该公司表示:“聚变能源比许多人意识到的要近得多,它可能很快就会为美国电网提供一种无碳电力来源,在美国实现发电基础设施脱碳的过程中发挥关键作用。”