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美國能源部建議美國應積極推進核聚變能源發展

2021-04-20 16:22          DOE

據外媒報道,美能源部(DOE)咨詢委員會建議,美國應積極推進核聚變能源部署--包括投資技術和設備--以支持LLNL的國家點火設施(NIF)的核心任務之一從而為發展慣性聚變能(IFE)奠定基礎。美聚變能源科學咨詢委員會(FESAC)于去年12月發布了一份名為《Powering the Future: Fusion & Plasmas》的報告。

隨后,美國國家科學、工程和醫學科學院(NASEM)于今年2月發布了一份報告,呼吁美國采取積極行動以最早在2035年建成一座核聚變發電站。

這項歷時兩年的FESAC報告為美DOE科學辦公室的聚變能源科學(FES)項目下的美國聚變能源和等離子體科學提供了一個長達十年的遠景。NIF&PS物理學家、FESAC和報告小組委員會成員Tammy Ma指出,LLNL是等離子體物理社區規劃過程的主要參與者,其將為報告的10年戰略計劃奠定基礎。

FESAC和NASEM的報告都側重于磁聚變能(MFE)技術的發展,像法國的ITER實驗。美國則是參與ITER項目的35個國家之一,該項目已完成70%以上并計劃在2025年首次使用等離子體。

然而報告承認有必要同時開發其他政府和私人的核聚變技術,包括IFE。FESAC報告指出,NIF在點火方面取得了“巨大進展”。這兩份報告都呼吁跟聯邦、國際和私人投資者建立合作關系并概述了NIF致力于發展聚變和等離子體研究的機會。

“FES在歷史上資助了美國的MFE研究,此前曾資助了IFE并支持了美國的學術高能量密度物理研究。雖然LLNL每年從FES獲得的資金總額跟我們從NNSA(國家核安全局)獲得的相比很小,但FES圖表的路徑一直對實驗室的聚變和等離子體研究軌跡有著重大影響,”Ma說道。

FESAC的報告包括了向FES提出的建議以及在三種預算情景下的研究和技術發展組合的優先次序:持續、適度(2%)增長和不受限制。

跟LLNL工作有關的要點及建議則包括以下幾點:

即使在沒有增長預算的情況下,也要重新啟動一個國際生活項目;

繼續為跟NNSA共同贊助的高能密度實驗室等離子體(HEDLP)項目提供充足的資金支持;

在極端條件下完成Matter in Extreme Conditions的設計和建造;

(MEC)升級受LLNL支持的SLAC國家加速器實驗室;

協調一項高強度激光研究計劃(FES跟其他聯邦機構合作);

開發一個多千兆瓦激光設備和一個類似于高重復率先進千兆瓦激光系統(HAPLS)的美國高重復率高強度激光設備,該系統由NIF&PS先進光子技術項目設計和開發;HAPLS則于2017年6月交付給捷克共和國的極端輕型基礎設施波束線設施;

大力支持LaserNetUS,如果預算允許對其進行積極升級;LLNL的木星激光設備是LaserNetUS的成員之一,該公司致力于恢復美國的高強度激光研究;

爭取到2040年在美國建立一個核聚變試驗工廠;

積極追求替代和創新的融合概念;

建設和設計一個中等規模的Z-箍縮脈沖電源設施,最好跟其他機構合作;LLNL目前正在為桑迪亞國家實驗室的Z Machine開發一些先進的診斷技術;

為強有力的公私伙伴關系項目提供支持。

而由美DOE贊助的NASEM報告《(Bringing Fusion to The U.S. Grid》描述了若想要核聚變技術在2050年前及時過渡到低碳經濟中發揮作用所需要的科學和技術創新。NASEM計劃要求到2028年生產一個設計中的核聚變工廠并在2035年至2040年期間將聚變能源添加到電網中。

報告稱,幾乎取之不盡、用之不竭的核聚變能可以為美國電網提供清潔、無碳的基準電力,另外將在美國實現發電基礎設施脫碳的過程中發揮關鍵作用。核聚變使用豐富的氫燃料,它不會產生長期存在或高放射性的廢物。它本質上是安全的,且是其他可再生能源的理想補充。



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