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11月6日,国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)世界聚变能源组织(World Fusion Energy Group,WFEG)首届部长级会议在意大利罗马召开。意大利总理乔治亚·梅洛尼(Giorgia Meloni)与IAEA总干事拉斐尔·马里亚诺·格罗西(Rafael Mariano Grossi)共同主持会议。
2023年10月,IAEA总干事格罗西在主持第29届国际聚变能大会(FEC)开幕式时宣布成立WFEG。WFEG致力于加速安全和可持续聚变能源的研究、开发、示范和部署,重点促进全球合作,确保研发活动的有效性,确定现有的技术和工程差距,鼓励讨论建立有效的聚变监管。
本次会议还设置了小组会议环节,与会人员围绕聚变能现状、全球合作与公私合作模式、维持资源和探索其他商业机会3个议题展开交流讨论。参会各方代表一致认为核聚变能源作为未来能源的重要组成部分,具有清洁、高效、安全等优势,对于应对全球气候变化、实现可持续发展目标具有重要意义,并围绕聚变商业化进程中面临的物理、技术、经济等多重挑战展开深入探讨,呼吁国际社会加强合作,共同攻克难关。
会议期间,IAEA发布了《IAEA World Fusion Outlook 2024》第二版和《Fusion Key Elements》两份重要出版物。为便于读者迅速准确了解报告内容,我们对主要内容进行了梳理和总结,并分两篇文章推送,以供参考:
《IAEA World Fusion Outlook 2024》报告纲要
《IAEA World Fusion Outlook 2024》概述了聚变领域的现状和发展方向,重点介绍了新兴聚变电厂概念、预计发展时间表、研究成果指标,和聚变地区展望等内容。
聚变电厂总体进展和预期时间
在加拿大、中国、德国、以色列、日本、韩国、俄罗斯、瑞典、英国和美国,至少有20个聚变厂概念处于不同的开发阶段,目标在2020年代末至2050年代中期完成。IAEA还尝试提出了聚变中试厂的标准:
区域前景展望
非洲地区:在聚变能研究和开发方面有限,但北非国家(包括阿尔及利亚、埃及、利比亚、摩洛哥、突尼斯)在射频等离子体及其应用、材料科学、等离子体化学、等离子体理论和建模等领域正在加强教育。埃及、利比亚这两个国家还拥有两枚托卡马克,这也有助于进一步加强了它们对全球科学界的贡献。
亚太地区:整体水平较高,特别是东亚三国(中国、日本和韩国)。澳大利亚、新西兰、中国、印度、伊朗、以色列、日本、巴基斯坦、韩国、泰国均有正在运行/计划建造的聚变装置。而沙特阿拉伯、新加坡主要是以投资方的身份入局,黎巴嫩虽然没有聚变装置,但其在等离子体湍流、约束、诊断开发和偏滤器等方面也有一些学术积累。
欧洲地区:核聚变相关研究的密度极高,主要通过EUROfusion、FuseNet、Fusion for Energy、IFMIF-DONES等组织或项目形式开展相关研究。参与方包括德国、意大利、法国、俄罗斯联邦、英国以及其他绝大多数欧洲国家。
拉丁美洲和加勒比地区:阿根廷、巴西、智利、哥斯达黎加、墨西哥和秘鲁等国已观察到了全球聚变活动增加的趋势,正在通过联合实验、研究实习、协调计划和致力于等离子体物理和聚变科学与技术的学校(比如PPPL)建立合作,加强区域聚变和等离子体物理学的能力,努力推进核聚变研究。
北美地区:美国是全球核聚变研究的传统强国。几十年来,美国能源部一直通过科学办公室聚变能源科学计划(FES)投资于聚变研究,同时还通过高级研究计划署-能源(ARPA-E)瞄准了聚变研究和开发的潜在变革性领域,专注于实现及时的聚变商业化。而加拿大则在氘氚生产和处理、机器人技术、远程处理和材料科学具有优势。
聚变机器数量及状态
当前全球范围内,聚变装置共159台。
按状态划分,正在运行100台,在建14台,规划建造45台。
按类型划分,实验装置约139台(占比88%),聚变电厂20台(占比12%)。
按技术路线划分,托卡马克79台,仿星器23台,激光/惯性约束12台,其他路线45台。
聚变技术路线分布
近年来,每年都有新增的在建/规划聚变装置。总体来看,托卡马克技术路线仍是主流,但仿星器、激光约束及其他替代技术路径增长十分迅速,尤其是2023年以来仿星器装置的增速非常高。
聚变研究成果分布
以核聚变专业权威期刊《Nuclear Fusion》接受的文章数量作为统计口径,最近十年(2014-2023)来,中国贡献最多,达到了858篇,这凸显了中国在过去十年中对核聚变的广泛关注,并取得了显著的成绩。随后依次是美国(762篇)、德国(447篇)、日本(346篇)、法国(200篇)、英国(196篇)、意大利(174篇)、西班牙(129篇)、韩国(129篇)、俄罗斯(113篇)、印度(57篇)、荷兰(47篇)、瑞典(43篇)、比利时(38篇)、捷克共和国(36篇)、澳大利亚(13篇)。
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参考链接:
https://www.iaea.org/publications/15777/iaea-world-fusion-outlook-2024
https://mp.weixin.qq.com/s/UxgboeDKOWYRUW2iLD97zg
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