英國公布了其聚變戰略的最新消息，目標是利用其在卡勒姆開發JET的經驗，將該項目最終轉向商業開發。

1、英國聚變中心

JET托卡馬克現在正在進行退役工作，但從該項目中吸取的經驗教訓將用于聚變技術的商業化(圖源：EUROfusion)

英國政府最近的一項評估得出結論，位于英國原子能管理局(UKAEA)的英國聚變中心“健康狀況良好”。

英國表示，該組織“擁有有效的領導和機制，可以確保高標準的管理和責任”，因為它“代表政府履行重要職能，實施英國的聚變發展戰略”。

這一評價的發布正是時候，正如10月發表的《邁向2023年聚變能源：英國聚變能源戰略的下一階段》所述，UKAEA正準備啟動英國的聚變工作，以實現聚變產業。

到2050年，英國的電力需求預計將從2022年的326 TWh(其中56%來自低碳技術)增加到570~630 TWh。

政府表示，聚變可以提供基本負荷的低碳電力和高品位的熱量，促進工業過程脫碳，“由于研究JET獲得的專業知識，通過其廣泛的聚變研發計劃開發獲得的獨特能力，英國國內不斷發展和充滿活力的聚變產業，以及世界領先的適度、支持創新的監管框架，英國在利用聚變的巨大社會和經濟機遇方面處于獨特地位。”

2、商業化推進

卡勒姆JET設施的研究經驗將用于商業開發(圖源：UKAEA)

“下一階段”是在英國發布首個聚變能源戰略兩年后，該戰略的目標是利用英國獨特的科學和技術專業知識，并將該技術商業化。

政府聲稱，在此期間，在一個快速發展的環境中取得了“重大進展”，該環境為“全球越來越多的私營部門聚變公司帶來了可觀的投資，這些公司往往具有雄心勃勃的發展時間表和廣泛的技術方法”。

它強調了英國在將聚變從“核”監管環境中提升出來的過程中的立法，用于能源生產的球形托卡馬克(STEP)概念設計的進展，以及對發展中的英國聚變部門及其供應鏈的刺激。

計劃中的STEP大樓(圖源：UKAEA)

這一更新后的戰略，保留了原戰略中規定的國際合作、科學技術專業知識和商業化三大核心支柱。更新的是聚變未來計劃，“重點是支持聚變行業的發展，增強英國在競爭日益激烈領域的領導地位”。

聚變未來方案的三個核心領域是：

為英國牛津郡卡勒姆(Culham)周圍的聚變集群提供更多的基礎設施資金。這在聚變基金會計劃下，于2020年啟動的，在卡勒姆合作的公共組織和企業社區在一年內吸引了200多名成員。會員可以獲得技術設施、創業支持和經驗豐富的同行交流。

為公共和私營部門提供一個新設施，以支持聚變燃料發電的研究和創新。

一個新的聚變技能中心，將與大學、學院和雇主合作，為所有職業水平的科學家、工程師和技術人員提供交流通道。

政府還承諾提供財政支持，以“滿足其聚變戰略的雄心”。

UKAEA的新聚變技術設施(圖片：Harworth)

2021/22年至2024/25年期間，該公司為研究計劃和設施投資超過7億英鎊(8.68億美元)，2022年投資1.26億英鎊(1.56億美元)。

現在，該公司計劃到2027年再追加6.5億英鎊(8.06億美元)。新的資金是為歐洲原子能共同體(Euratom)提供的，在英國退出Euratom計劃后，資金被重新調整用途。盡管如此，英國政府表示，英國“仍然對與歐盟和其他國際伙伴的合作持開放態度”。

3、不斷發展的戰略

英國的聚變戰略將著眼于JET部署的環面(圖源：EUROfusion)

英國表示，它已經確立了在聚變行業的地位，“是時候考慮解決更廣泛的行業需求了”，并研究其他技術以及部署在JET的環面，這一直是過去合作的主要重點。

現在，“專門從事慣性聚變等其他聚變技術的全球聚變市場，可以為英國提供機會”。

它突出了幾個對比鮮明的項目。它們包括：

諾丁漢郡的STEP計劃，旨在到2040年設計、開發和建造一座原型發電廠。截至2024年，政府承諾為STEP的第一步提供超過2.4億英鎊(2.98億美元)的資金，到2025年，資金將超過3億英鎊(3.72億美元)。它表示，STEP是一個“雄心勃勃、高風險的計劃”，將“通過在一個單一的能源生產設施中集成和運行工業規模的聚變系統，在證明聚變的商業可行性方面發揮重要作用，這將激勵英國的整個聚變行業。”英國工業聚變解決方案有限公司(UKIFS)正在成立，作為一個交付機構，將于2024年8月全面成立。

First Light Fusion的慣性約束等離子體技術，已籌集了7800萬英鎊(9700萬美元)的私營部門資金。該設計避開了許多其他聚變方法和預計在2030年代初至中期建造的原型發電廠的許多主要工程挑戰。發電廠的下一步是點火示范，目標是2027年，將在卡勒姆的一個專門建造的設施中進行。

4、更廣泛的問題

英國表示，他們可以利用在卡勒姆研究JET的相關經驗(圖源：EUROfusion)

修訂后的戰略包括國際合作、監管和法律問題。

盡管離開了歐洲原子能共同體，但英國表示：“聚變是一項全球性的努力，國際合作在研發方面的優勢是眾所周知的。我們希望利用國際合作加快商業化，降低英國及其合作伙伴的聚變能開發成本。”

它想要一條新的合作路線：

利用國際研發合作加速聚變能源的商業化。

通過合作降低英國聚變計劃的成本和風險，同時保護英國的知識產權和競爭優勢。

領導國際聚變標準和法規的制定，確保安全，最大限度地發揮全球聚變潛力，同時為英國創造重要的市場機會。

它熱衷于監管“促進而不是扼殺創新”。目前正在進行的立法將意味著聚變由傳統的安全和環境監管機構(健康與安全執行局和環境局)監管。《能源法案》中的條款預計將于2024年成為法律。

聚變也將被排除在許多核責任安排之外。

英國將與國際合作伙伴就第三方責任，以及事故發生時狀況進行合作，以明確聚變供應鏈是否需要承擔責任。

還必須澄清保障措施和出口管制，因為盡管聚變廢物不像裂變廢物那樣具有放射性，但它包括受監管的氚。

政府在國內的下一步是出臺聚變能源國家政策聲明，該聲明將簡化STEP和私人開發商的同意程序。

政府將投資高達1800萬英鎊(2200萬美元)建立一個技術轉移中心，致力于彌合研究和商業技術之間的差距，并將探索英國聚變投資基金的選擇，為英國聚變公司和供應商提供“耐心資本”。

5、授予補助金

在英國卡勒姆的聚變訓練設施(圖片：UKAEA)

作為聚變未來的一部分，英國的目標是投資高達2億英鎊(2.48億美元)建造一個燃料循環測試設施，以開發基于鋰的氚增殖器解決方案、先進中子診斷和集成氚生產解決方案的技術。

該設施將是獨一無二的，將有助于應對全球聚變商業化的關鍵挑戰，為英國國內外的大學和工業創造新的機會。

該設施還將使英國成為氚知識產權的領導者，并為英國出口氚相關技術提供機會。

UKAEA在一項“聚變行業挑戰”倡議中獲得了7,410,371英鎊(900萬美元)的資助，該倡議旨在支持英國在經濟、可持續和可擴展聚變能源方面的領導地位，特別是鼓勵在經濟、可持續和可擴展的聚變能源燃料循環中開發鋰的創新。

這些主題包括可以豐富鋰-6比例的技術。

UKAEA表示，濃縮對許多聚變動力設計的燃料可持續性至關重要，可以通過提高氚的生產來增加價值。

這將使其他聚變發電廠能夠調試和重啟。該公司表示，“鋰富集是一種前端燃料循環服務，將滿足世界各地聚變反應堆運營商的需求”。

它正尋找在產品質量、經濟性(生產率、資本成本、能源和資源消耗或副產品價值)以及環境和工人保護(危險、廢物生產和許可證障礙，如《水俁公約》)方面優于現有鋰富集技術的績效指標。

它還尋找：

可以從鋰增殖材料中提取氚，并使其能夠為正在進行的氘-氚反應提供燃料的技術。

可以將鋰從現有供應鏈中可用的形式，轉化為適合同位素富集過程的形式或聚變能工廠的氚增殖系統所需形式的技術。

回收鋰的潛力，無論是從其他部門回收到聚變，還是在聚變能源工廠使用后回收到其他部門。

布里斯托爾大學獲得了726,383英鎊(90萬美元)和1,237,502英鎊(150萬美元)的兩項資助，愛丁堡大學獲得了1,497,970英鎊(190萬美元)，曼徹斯特大學獲得了1,285,606英鎊(160萬美元)。

6、IAEA探索商業聚變世界

國際原子能機構(IAEA)就其在聚變中的作用發表了第一份“展望”出版物。它揭示了有關廢物和責任的法律框架中的一些空白。

IAEA一直在加緊其聚變活動。此舉是對大量政府舉措和私營部門投資的回應。

該組織強調了美國和歐盟(德國還有其他舉措)、英國和日本的政府舉措。

IAEA在其出版物中表示，它希望“以整體的方式，結合從成功的裂變能發電廠中吸取的最佳實踐和教訓”來解決聚變問題。

它指出，它已經涵蓋了許多聚變研究和技術領域，包括等離子體和材料科學、基本聚變過程數據、監管框架、許可證、核安全、核廢料管理、核責任問題，以及核聚變設施的經濟方面——2019年成立了IAEA內部跨部門核聚變協調委員會。

現在，IAEA表示，它正在加快聚變研究和開發，并將與各國、其他組織和不斷發展的聚變行業合作，應對科技挑戰，幫助提供人才管道，培育供應鏈，建立最佳知識管理實踐，并與公眾接觸，使聚變能源成為現實。

廢物是一個關鍵問題，盡管IAEA指出，聚變產生的廢物與裂變廢物有很大不同，但它表示，我們需要吸取教訓。

“所有聚變廢物在產生前都需要有一個有計劃的處置途徑。由于聚變廢物將含有更多的短命放射性元素，可以考慮不同的策略，包括新的廢物形態標準、不太強調長期廢物形態穩定性的標準，以及減少廢物總量和活性的延遲和衰變策略。”

聚變廢物具有較少的衰變熱生成和快速的放射性衰變。但“回收和清理工作對聚變部署至關重要，最大限度地減少與放射性廢物相關的后代負擔”。操作過程中產生的中級廢物可能需要一定程度的衰變儲存，但大多數廢物都是結構和功能材料。

最具挑戰性的是處理含氚成分。

基于伽馬能譜的常規定標方法，不能用于聚變廢物中的氚測量，因為氚的量與其他活化核素的相關性可能不存在，因為材料通過從其他來源滲透到材料中而被氚化。

“實驗室或中試規模開發的氚凈化和回收技術，需要在工藝規模上進行演示和商業化。例如，許多低水平廢物處理場對可處理的氚有嚴格且非常低的限制(例如30納克T或107 Bq T/克廢物)。

對于現實的氚廢物管理，可能必須重新考慮這些水平，以創建一個安全的處置位置，或者必須創建和實施專門的氚管理選項。”

報告稱，在安全方面，同行評審“似乎為報告核聚變設施的安全和聚變廢物的安全管理提供了一個有效的機制”。

盡管聚變設施在20世紀90年代進行了現代化改造，但在核損害民事責任特別制度中，聚變設施目前不在儀器核裝置定義的范圍內。

由于商業用途在遙遠的未來，人們認為沒有必要定義。因此，與第三方因聚變活動而遭受的放射性損害有關的潛在索賠，必須根據一般侵權法處理，但不受限制，并可能針對運營商和供應商提出。

免責聲明：本網轉載自合作媒體、機構或其他網站的信息，登載此文出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點或證實其內容的真實性。本網所有信息僅供參考，不做交易和服務的根據。本網內容如有侵權或其它問題請及時告之，本網將及時修改或刪除。凡以任何方式登錄本網站或直接、間接使用本網站資料者，視為自愿接受本網站聲明的約束。