英国计划建造全球首座核聚变发电厂

　　英国加入了建造全球第一座商用核聚变反应堆的竞赛。10月3日，该国政府宣布了一项2亿英镑（2.48亿美元）的投资。

　　尽管目前还没有一座核聚变设施能够产生超过其运行所需的能量，但各国政府已经在考虑如何建造一座商用反应堆。其中，英国方案的设计和时间表都是最具雄心的。

　　这钱是否足够，我不知道，但这是一大笔钱。T Luce说，他是世界最大核聚变实验TER的首席科学家，该实验得到了各国的支持。Luce表示，如果这笔资金继续用于制造最终设备的关键部件原型，那应该会给英国带来一个良好的开端。

　　在未来的4年里，牛津附近的Culha核聚变能源中心的科学家将为球形托卡马克能源生产（STEP）做出详细的设计，后者是一个能够产生数百兆瓦净电能的工厂，最早在本世纪40年代初建成并投入使用。如果决定继续建造该设施，费用将高达数十亿英镑。

　　管理Culha核聚变能源中心的英国原子能管理局（UKAEA）的STEP项目主管Howard Wlson表示，这是一个雄心勃勃、充满冒险精神的项目，但我认为核聚变项目必须如此。

　　氢原子与氦的核聚变过程为太阳提供能量，这预示着清洁能源的无限供应。但是，迄今为止，还没有任何设施能够产生比所需更多的能量。位于法国南部的国际TER实验计划在2035年实现这一目标。STEP项目的目标则更进一步建立一个能够利用核聚变发电的工厂。只有TER成功了，科学家才能知道像STEP这样的商业工厂原型是否真的可行。

　　和TER一样，英国计划中的设施将基于托卡马克式的设计，利用磁场来限制氢、氚和氘等重同位素的等离子体，这些重同位素在极端高温和高压下发生聚变。但是，鉴于TER的托卡马克是甜甜圈形状的，STEP将使用一种自20世纪90年代以来在英国试验的方法将过热的气体保持在一个更紧凑的苹果核形状中。

　　科学家希望这个直径约10米的小型设施将被证明更便宜。但其体积的缩小也会带来一些问题，比如如何在更小的表面积上控制等离子体的极端热量。

　　美国剑桥麻省理工学院等离子体物理学家Anne Whte说，建造一个更紧凑的托卡马克是一个有风险的选择。物理学家相信TER的托卡马克将按计划工作，因为它的设计已经被广泛研究过。但Whte表示，对于球形托卡马克来说，还有许多未知因素。这意味着风险更大，但另一方面，这也可能意味着有更多东西需要发现，或者有更多东西需要优化。

　　英国只是众多计划建造商用反应堆的国家之一。欧洲版的TER实验反应堆DEO计划在本世纪50年代投入使用。世界各地的许多公司也希望实现更紧凑的设计。

　　STEP的资金来源于去年10月时任首相特蕾莎梅政府宣布提供的2000万英镑，该政府为第一年的设计提供了资金。Culha中心首席执行官兼UKAEA主管an Chapan表示，2024年后，该设施的后续开发阶段将涉及公共和私人投资。

　　英国未来在TER中扮演的角色仍不确定，因为它的成员身份来自欧洲原子能共同体，而英国政府计划在该国退出欧盟时退出该共同体。30多年来，Culha中心一直主持着由欧盟资助的欧洲联合环形加速器项目，该项目为TER测试燃料技术。

　　Luce说，尽管政府说它希望找到一种方法保持其在TER中的存在，但STEP的投资有助于确保英国在核聚变方面的长期专业知识不会过时。他补充道：为了从TER的投资中获得回报，各国需要国内的专业知识和一条前进的道路。

　　然而，Chapan坚持认为，STEP计划并不意味着英国试图单干。他说，TER的7个合作伙伴中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国都在致力于设计商用反应堆、建立供应链和发展国内专业技术，以推进下一阶段的核聚变发展。我们不应该把STEP视为拒绝国际合作的迹象。（赵熙熙）