聚变能源

近期卫星图像显示，中国正在建设一个大型聚变激光综合设施，其规模可能超过美国的国家点火装置（NIF），这一进展令全世界震惊。这座位于中国绵阳的新设施引发了人们对其双重用途潜力的担忧——它的目的是提供清洁能源，还是也标志着核武器技术的进步？美国正在密切关注这一可能对能源和国家安全产生深远影响的项目。

近日，美国能源部（DOE）发布了《能源部聚变能源战略2024》，并在白宫与白宫科技政策办公室共同举办了一场活动，以纪念拜登政府推出美国商业聚变能源大胆十年愿景两周年。此次活动旨在提高公众对核聚变能发展的认识和支持，并展示了为实现这一愿景所取得的进展。

英国核聚变先锋企业第一光聚变公司（First Light Fusion）于2024年4月3日传来振奋人心的消息，其在“弹丸聚变”技术研发领域取得重大突破。公司成功将弹丸飞行距离——即从发射到精确命中燃料靶丸的距离——大幅度提升至10厘米，相较于先前的10毫米记录，增长了整整10倍。这一进展标志着公司在探索高效、简易且经济的聚变能商业化道路上迈出了关键一步。

美国能源部（DOE）科学办公室（SC）2023年8月14日宣布，为12个项目提供1.12亿美元的资金，这些项目的重点是聚变科学家、应用数学家和计算机科学家之间的合作，以最大限度利用高性能计算，包括艾级超级计算机。

6月22日，德国联邦教研部会同马普等离子物理研究所发布了聚变研究立场文件，开展未来能源供应研究。联邦教研部长施塔克-瓦青格表示，“通过立场文件，我们希望将聚变研究提升到新的层次，以尽快实现聚变发电厂。它（立场文件）是新资助计划的基础，是工业参与的聚变生态体系的基础。德国在聚变这一未来能源领域出于技术领先。我们必须利用先发优势，雄心勃勃、不受意识形态束缚和技术开放。”瓦同时表示要建立监管框架以弥补原子能法对公司在规划安全方面的不足。

美国能源部（DOE）宣布通过“聚变能发展里程碑计划”向八家公司提供4600万美元的资金，解决聚变能商业化面临的关键挑战，推进新型聚变电厂的设计和研发。

Tokamak Energy在周四宣布，其磁体技术将在美国国家实验室中承受极端条件，以测试聚变电站性能的寿命。生成清洁、可持续的聚变能源的过程需要强大的磁场来限制和控制氢燃料，在托卡马克内部形成比太阳温度高数倍的等离子体。

俄罗斯库尔恰托夫研究院（Kurchatov Institute）近日表示，T-15MD托卡马克装置首次实现稳定等离子体。该装置2021年5月物理启动，现正在稳定运行。

美国政府问责办公室（GAO）2023年3月发布了新报告：《聚变能：这一潜在变革性技术仍面临根本挑战》。该报告指出，尽管经过数十年的研究，聚变科学仍未实现净能量增益。为了实现这一目标，研究人员必须提高对燃烧等离子体的理解；发现能够在持续运行中更好地承受聚变条件的材料；克服系统工程中的复杂问题；解决有关氚燃料供应、安全和安保等问题。此外，有限的人力资源和供应商、监管不确定性等因素对聚变发展构成了潜在的问题。

一支美日研究团队成功试点了一种创新的核聚变技术，该技术不使用放射性材料，据计算可以“为地球提供100,000多年的能源”。

英国《自然·物理学》杂志14日发表的一篇论文中，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室科学家团队基于实验结果认为，离子（带净电荷的原子）在聚变反应中的行为不同于此前预期。这些发现或为未来设计激光聚变能源带来新见解，而了解粒子“出人意料”行为的根本原因，对于实现稳健和可重复的点火可能非常重要。

根据研究人员创建的共识报告（社区规划进程和为未来提供动力报告）的建议，来自美国核聚变能源界的一个多元化的利益相关者委员会已经合作建立了usfusionenergy.org主题网站，该网站将提供最新的核聚变新闻和信息文章、活动和资源，以帮助任何人在任何地方了解聚变能源的前景。

将核聚变作为能源的主要优点是，它的物理基础排除了燃料熔毁（如美国三哩岛和日本福岛第一核电站）和反应失控（如切尔诺贝利核电站）的可能性。在发生事故时，核聚变发电厂系统可能泄露的放射性物质的量远低于裂变反应堆。因此聚变系统自我破坏的能力要小得多，损坏后果的危险性也要小得多。当前聚变系统的概念可能不需要超出站点边界的疏散计划。聚变的另一个优点是，无论是燃料还是它的产品，都不会像裂变那样产生寿命很长的放射性废物，这意味着聚变不需要长期的地质封存。

一份新闻声明显示，总部位于华盛顿的清洁能源公司Helion在E轮融资中筹集了5 亿美元。据该公司称，这笔资金将用于开发“来自聚变能的零碳电力新时代”。

英国原子能机构（UKAEA）在5月的一份报告中解释说，在牛津郡Culham的Mast（Mega Amp Spherical Tokamak）升级核聚变实验上进行的世界首次测试，可能清除了商业聚变能源的最大障碍之一。测试表明，该系统大大减少了托卡马克内部的热量，这是实现可行的核聚变的关键一步。

核聚变能是一种前景广阔的无碳、无限能源，有助于缓解全球气候变化。实现聚变能的关键挑战之一是结构材料在聚变装置的极端环境中的生存问题。

麻省理工学院的合作者Commonwealth Fusion Systems(CFS)宣布计划在马萨诸塞州德文斯市建设一个占地47英亩的商业核聚变能源园区。

美国ASME和ANS简报（Smart Brief）16日同时报道西欧科技网站（Silicon Republic (Ireland)）13日的文章说，“西班牙的聚变反应堆生产电能”。这家公司即Advanced Ignition SL，聚变堆指它的“脉冲加速-4#”（Pulsotron-4）堆，属惯性约束核聚变装置，硼靶，P+11B-α反应的“清洁聚变”。

现在由美国能源部（DOE）普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）的物理学家领导的国际研究团队开发了一种技术，该技术可以预测托卡马克如何应对磁误差。这将有助于工程师设计核聚变设施，从而有效地产生几乎无穷无尽的安全清洁聚变能供应，可用来发电。

2020年4月20日，美国能源部官网发文，宣布将拨款1200万美元用于聚变能源的量子信息科学研究。