加拿大核聚变示范电厂准备就绪!

总部位于加拿大的通用核聚变公司(General Fusion)在努力通过磁化靶聚变(MTF)技术改变世界的供电方式。

1、示范电厂建设

今年，通用核聚变公司宣布将为其磁化靶聚变(MTF)技术建造一座示范工厂，标示着这场清洁核聚变能源商业化的竞赛达到了一个里程碑点。

该核电厂将用于验证通用核聚变公司的MTF技术是否能够在电厂相关规模上以实用且经济高效的方式创造核聚变条件。预计2022年开始施工，大约三年后开始运营。

MTF与托卡马克等其他聚变技术竞争，如联合欧洲环面(JET)。两者都需要将燃料加热和压缩到极高的温度，最终开始发生聚变反应。

和托卡马克一样，MTF反应堆也包括磁场中的热等离子体。但托卡马克中的等离子体燃料使用外部能源加热时，MTF反应堆中的等离子体会因加压而过热。这个压力是由配合产生压力波的活塞施加的。

等离子体被液态金属“壁”包围，热的“中子”从等离子体中逸出，并被液态金属俘获。

热交换器提取能量——与其他聚变设计一样，通过常规涡轮发电机将能量转换为电能。

实际上，在通用核聚变公司的MTF中，这种金属壁的形式是一个装有液态金属的罐，它被旋转直到形成一个空腔。

氢等离子体被注入空腔。等离子体被压缩并加热到1亿多摄氏度，然后发生聚变。金属壁可以与液态锂结合，在发电厂内产生氚。

聚变示范工厂(FDP)将由英国原子能管理局(UKAEA)在牛津郡的Culham校区主导。

它声称是为支持聚变演示而建立的第一个公私合作伙伴关系，该演示将专注于提供一个完整的发电厂，而不是演示核心聚变技术。

通用核聚变公司表示，FDP将确认MTF技术的性能和经济性，以便该公司能够将其扩展到商业核聚变试验工厂。

MTF发电厂的关键部件是等离子体喷射器、活塞和液态金属涡流，在一个在直径仅为3米的中心堆芯反应堆中。

目前，通用聚变公司正在开发和优化这些组件，以加快示范电厂的建设。

2、发挥聚变能源优势

通用聚变公司表示，这种实用的方法将最大限度地利用现有的工业技术，因此从技术测试到商业部署的时间更短。

FDP的目标是在21世纪30年代初为商业试点工厂“创造条件”。

该公司列举了四个优势，它相信这四个优势将更快发挥聚变能源的全部长处，他们是：

材料耐久性：液态金属衬里可以保护MTF结构不受聚变反应释放的中子的影响，克服了面向等离子体材料的结构损坏问题(也称为“第一壁”问题)。

燃料制造：通用聚变公司使用高功率活塞将等离子体压缩到聚变状态。

高速数字控制管理和500个驱动器活塞，以便在毫秒内完成压缩过程。当液态金属压缩等离子体时发生聚变，导致能量和氚的释放，这些能量和氚将被捕获并用作燃料。

能量转换：在商业中试工厂中，热量将从金属中提取出来并用于产生蒸汽。蒸汽将驱动涡轮机并发电，这是当今发电中常用的方式。

能源经济性：MTF易于制造和扩展，因为它使用简单的电磁铁，避免了昂贵的激光器。使用实用的、现有的技术——蒸汽驱动活塞——将等离子体压缩到聚变状态，不需要其他聚变方法中使用的奇异激光或巨大磁铁。蒸汽活塞实际上在商业电厂中使用，电力转换系统在市场上也很容易买到。

3、扩大规模

通用核聚变公司的FDP计划于2022年开工，预计2025年开始运营。

FDP的规模将达到商业中试工厂的70%，预计占地面积约11000平方米，拥有3000吨机器。在这种规模下，据称FDP比任何其他聚变能原型更接近发电厂。

FDP和商业试验工厂将达到等离子体聚变温度——超过1亿摄氏度。达到熔合温度，允许通用聚变公司使用可扩展到发电厂的方法证明原型的性能。

通用聚变公司与工程和建筑公司Hatch合作，支持FDP的开发和交付。

这包括Hatch对通用聚变公司6500万美元的E轮融资。

通用核聚变公司首席执行官Christofer Mowry在宣布合作关系时说，“聚变技术商业化的成功取决于全球能源行业相关者的积极参与。Hatch的加入受到高度重视，他们了解电厂工程的实际情况，并将有助于确保我们开发一种实用且按需的清洁技术，最终实现我们都在谈论的能源转型。”

Hatch将电厂设计、选址、许可和其他专业能力引入该项目，并表示将在现有140名员工的基础上增加三倍，以支持该项目并进一步开发该技术。

4、向世界展示聚变技术

通用聚变公司的FDP将向潜在客户(如公用事业公司)展示其技术，这些客户将对FDP的提出他们的期望需求，公司将利用这一点优化商业设计，以满足他们的需求。

FDP大楼由屡获殊荣的英国建筑师Amanda Levete设计，主题是“开放、透明、鼓舞人心”，以展示聚变能源在缓解气候变化方面的潜力。

在Culham校园，为了吸引游客，进行了各种环境设计，包括教育走廊，提供相关聚变前沿信息展示，引发游客思考清洁能源的未来。

作为第一家获得多个政府支持的私营公司，通用聚变公司表示，它正在创造新的国际合作模式。

通过与UKAEA的合作，它正在将其市场份额从北美扩展到欧洲，扩大公司在政府、相关机构和工业领域的全球网络。

通用聚变公司还积极参与市场，以形成早期采用者的渠道。通过该网络，公司将不断改进研发技术，以满足客户的需求。