英國慣性聚變能源開發商First Light Fusion(FLF)提出首個具商業可行性、與反應堆兼容的“高增益”聚變途徑,有望大幅降低其宣稱的無限清潔能源的成本。
近日,FLF發布白皮書,概述了一種名為FLARE——低功率組裝和快速激發聚變的新穎且科學合理的聚變能方法。傳統慣性聚變能(IFE)方法需同時壓縮和加熱燃料以實現點火,FLARE則將過程分為兩步:先以可控高效方式壓縮燃料,再用單獨過程點燃壓縮后的燃料,產生大量剩余能量,此概念被稱為“快速點火”。
FLARE充分利用了FLF超過14年的慣性聚變經驗及其獨特的受控放大技術,打造出能達高增益水平的系統,以實現有成本競爭力的能源生產。FLF表示,這種新方法將為商用反應堆設計奠定基礎,這些反應堆可基于現有低功率系統,為合作伙伴提供利用其技術建造系統并在全球推廣的機會。
增益,即聚變反應中能量輸出與能量輸入之比,是決定其商業可行性的關鍵指標。目前增益記錄為4,由美國能源部國家點火裝置(NIF)于今年5月實現。FLF稱,FLARE概念可產生高達1000倍的能量增益。其經濟模型表明,聚變能源至少需獲得200倍的能量增益才具商業競爭力,獲得1000倍能量增益則可實現非常低成本的發電。
據FLF介紹,實驗性增益規模設施的成本預計僅為NIF的二十分之一,且可使用現有成熟技術建造。由于FLARE技術能源和電力需求較低,未來商業發電廠的資本成本將顯著低于其他可行的IFE方案,其復雜性更低,能量輸送系統等核心部件的成本僅為先前快速點火方案的十分之一。
FLF還表示,通過利用現有技術,其方法可消除慣性聚變部署的障礙,有可能利用現有供應鏈,大幅降低資本支出,加快規劃審批,減少商業聚變工廠部署中的監管障礙。
“第一道光”聚變公司首席執行官馬克·托馬斯(Mark Thomas)稱,通過FLARE方案,開辟了世界上第一條商業上可行、與反應堆兼容的高增益慣性聚變途徑,它以真實的科學、成熟的技術和實用的工程技術為基礎。實現1000倍增益的目標,將遠遠超越核聚變帶來經濟變革的門檻,正在打開通往全新工業領域的大門。
First Light Fusion由倫敦大學學院機械工程系的Yiannis Ventikos和曾任牛津大學瑪格麗特夫人學院工程學講師的Nicholas Hawker創立,于2011年7月從牛津大學分拆出來,種子資金來自IP Group plc、Parkwalk Advisors Ltd和私人投資者,景順(Invesco)和OSI提供了后續資金。
今年2月,總部位于牛津郡的FLF宣布,將專注于與其他希望使用其放大器技術的聚變公司建立商業合作伙伴關系,同時也將與NASA等尋求在太空中復制潛在高速撞擊的非聚變應用機構建立商業合作伙伴關系。該公司放棄建造聚變電站的計劃,旨在利用巨大的慣性聚變能市場機遇,實現更早的收入,并降低長期資金需求。