Tokamak Energy首次公布其高场球形托卡马克电厂的设计细节

学术   2024-10-18 08:02   上海  

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10月16日,世界核新闻(World Nuclear News)发布了一篇题为《Tokamak Energy gives details of pilot fusion energy plant design》的文章。文章中,英国托卡马克能源公司(Tokamak Energy)首次公布了其高场球形托卡马克电厂的设计细节,该电厂旨在产生800兆瓦的聚变功率和85兆瓦的净电力,是实现美国商业聚变能源十年宏伟愿景计划的关键一步。

图片来自 Tokamak Energy

该公司表示,他们的目标是在2030年代中期让试点聚变能源工厂投入运营,并在上周于佐治亚州亚特兰大举行的美国物理学会等离子体物理分会年会上详细介绍了新兴的设计。托卡马克能源的初步设计参数包括长宽比为2.0,等离子体主半径为4.25米,磁场强度为4.25特斯拉,并配备液态锂氚增殖层。该电厂将采用新一代高温超导磁体,以限制和控制氢燃料中的氘和氚,在比太阳中心温度高许多倍的等离子体中进行聚变反应。

托卡马克能源公司于2009年从英国原子能管理局(UKAEA)分离出来。去年2月,该公司宣布计划在2026年前在英国牛津附近的UKAEA卡勒姆校区建造一个原型球形托卡马克ST80-HTS,以展示高温超导磁体的全部潜力,并为其聚变试点工厂的设计提供参考,目标是在2030年代向电网输送电力,并在全球部署500兆瓦的商业电厂。

美国能源部(DOE)的十年宏伟愿景计划旨在通过公私合作伙伴关系加速聚变能源的研究与开发,以实现具有商业意义的聚变试点工厂,并在2030年代展示由私营部门主导的聚变试点工厂。托卡马克能源公司是首家实现等离子体温度达到1亿摄氏度的私营公司,已与美国国家实验室和大学建立了联系,并通过美国创新网络聚变能源(INFUSE)计划获得了七项奖项,并于今年6月签署了参与DOE的4600万美元基于里程碑的聚变开发计划的协议。

托卡马克能源公司的最新战略侧重于公私合作伙伴关系,这是实现聚变的最佳途径之一。该公司是八家被选中参与DOE项目的公司之一,与英国和日本的其他公司一样,被视为实现聚变能源的途径。

托卡马克能源公司总裁迈克尔·金斯伯格在参加美国物理学会活动后表示:“我们对专家群体的积极反馈感到高兴,并对我们在2030年代中期展示该试点工厂的净电力的使命感到振奋,这为全球部署无碳聚变能源铺平了道路。我们现在期待与我们的美国合作伙伴合作,发展和推进这一设计。”

聚变能源不会产生碳排放,并且燃料资源丰富且分布广泛。聚变研究的目标是模拟太阳的能量产生过程——轻原子核融合形成重原子核时释放出大量能量。为此,燃料被加热到极高的温度,至少比太阳中心热10倍,形成等离子体,在其中发生聚变反应。商业发电站将利用聚变反应产生的能量来发电。目前面临的主要挑战是实现聚变等离子体的热量释放率超过注入等离子体的能量释放率,而这一挑战正在通过多种方法被解决。

参考链接:

  • https://world-nuclear-news.org/articles/tokamak-energy-gives-details-of-pilot-fusion-energy-plant-design
  • https://www.theregister.com/2024/10/16/tokamak_fusion_pilot/

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