10月7日，美國威斯康星大學麥迪遜分校(UW-Madison)發布消息，正聯合學界、國家實驗室和產業界頂尖力量，圍繞長期制約聚變商用的包層技術展開系統性攻關，推動美國能源部的基礎科學研究和不斷發展的聚變產業深度連接，進一步為眾多聚變初創公司掃清核心工程技術障礙。

一、核聚變包層：未來聚變堆的核心組件

對于公眾而言，聚變能源的魅力在于其“終極能源”的潛力：燃料來源近乎無限、無溫室氣體排放、本質安全。然而，對于工程師而言，將一個持續運行的“小太陽”裝入電站，并實現經濟可靠的能源輸出，挑戰極其艱巨。其中，包層技術是公認的瓶頸之一。

項目負責人、UW-Madison(探索多樣化技術路徑的高校力量：威斯康星大學麥迪遜分校(UW-Madison))核工程與工程物理系助理教授Ben Lindley指出：“包層是未來聚變堆的多功能核心部件。它不僅是能量轉換的‘心臟’，將聚變能高效轉化為熱能用于發電;更是反應堆的‘造血系統’，必須通過中子與鋰的反應持續生產氚燃料，以實現燃料的自持循環。”

他還提到，“這項研究將顯著降低商業聚變反應堆開發商的部署風險，例如 Realta Fusion、Type One Energy和Commonwealth Fusion Systems 等，”Lindley說。“我們在大學擁有尖端的實驗設施和能力，并且我們靠近威斯康星州的聚變公司，使威斯康星大學麥迪遜分校成為領導這項工作的理想場所。”

團隊目標是在四年內利用國內最先進的設施來構思、制造和全面測試聚變包層組件。該團隊將進行開創性的實驗，以驗證兩種領先的包層材料——鉛鋰(PbLi)和氟化鈹鋰 (FLiBe)——在強輻照和強磁場下的性能。

二、產學研深度融合：利用FLARE和WHAM兩大實驗平臺進行測試

高度協同的“產學研”模式是本項目最顯著的特征：UW-Madison不僅是全球聚變研究的重鎮，更是一個活躍的“產業孵化器”。項目中的兩大關鍵產業合作伙伴——SHINE Technologies與Realta Fusion，均是其科研成果的成功轉化。這種天然的“血緣關系”極大地促進了研發與應用的無縫對接。而在本項目中：

·SHINE Technologies：提供其獨有的聚變線性加速器輻射效應設施(FLARE)。該設施能產生全球最強的穩態氘氚中子源，首次使團隊能在接近真實電站的極端中子輻照環境下，精確測量包層材料的氚增殖率與材料性能。這為包層設計提供了此前無法獲得的寶貴工程數據。

·Realta Fusion：與UW-Madison共建威斯康星高溫超導軸對稱鏡裝置(WHAM)。該裝置將首次在適用于未來電站的構型中，應用高溫超導磁體，重點研究強磁場下鉛鋰冷卻劑的流動與傳熱特性。此舉旨在降低這種領先包層冷卻方案的技術風險。

三、系統性工程思維：從部件測試到產業基礎設施構建

項目遠不止于實驗室內的材料測試，而是展現了一套完整的系統性工程路線圖：

·創新制造工藝：采用增材制造(3D打印)技術開發新型包層部件，探索更優的結構設計與性能。

·多環境耦合測試：部件將在流動冷卻劑和離子輻照等多重苛刻條件下進行預篩選，再集成到FLARE和WHAM中進行最終驗證。

·規劃產業級測試平臺：項目的一個重要產出是為建設體中子源(VNS) 奠定基礎。VNS是未來聚變產業不可或缺的基礎設施，它能全尺度、長時間測試包層等部件，相當于聚變領域的“風洞”。一個放大的WHAM裝置被視作近期的VNS候選方案。

·引入模型系統工程：項目合作伙伴、工業自動化巨頭羅克韋爾公司將共同領導建立模型框架，確保所有實驗數據都能直接反饋并優化最終的產品設計需求，形成從實驗室到工廠的閉環。

據悉，該項目還獲得了美國能源部(DOE)1900萬美元的“聚變創新研究引擎”(FIRE)專項資金支持。除了上述提到的機構外，麻省理工學院、伊利諾伊大學厄巴納香檳分校(UIUC)、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)、新墨西哥大學、阿貢國家實驗室(ANL)和普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)也以不同形式參與本項研究。