英国为全球首个聚变电站寻找站点

英国政府今天邀请全国各地的社区自愿为原型聚变反应堆提供场地，这将是第一个（希望如此）将电力投入电网。该项目名为“能源生产用球形托卡马克（STEP）”，于去年开始，历时5年，最初投资2.22亿英镑，用于开发设计。负责这项工作的政府机构英国原子能管理局（UKAEA）表示，建设工作最早可能在2032年开始，到2040年投入运营。

欧盟核聚变计划EUROfusion主管TonyDonné表示：“任何新设备都将受到欢迎，因为它带来了新见解。”但他怀疑STEP不能完全削减它作为发电机的功率。 “我的印象是它将更多地是组件测试工具。”

制造世界上第一个可以产生多余能量的聚变反应堆的竞赛正在进行中。聚变将氢的同位素与过热气体或等离子体融合在一起，从而镜像了为恒星提供动力的过程。与以裂变为动力的核反应堆相比，燃料来源相对丰富，对辐射的关注也很小。

但是作为一种实用的动力源，融合仍然是遥不可及的梦想。它需要数亿度的温度。为了防止热等离子体接触和熔化其安全壳，工程师通常使用围绕甜甜圈状托卡马克的强力磁铁。但是，托卡马克从聚变中产生的能量没有超过加热等离子体所产生的能量。法国的ITER托卡马克将于2025年完工，它将是第一个展示出能量增加的地方，尽管这种情况要到2035年以后才会发生，即使那样，聚变能也不会用于发电。

球形STEP看起来更像是去核的苹果，而不是甜甜圈。这使等离子体具有更高的稳定性，因此操作员可以在较小的设备中达到较高的温度。球形托卡马克是UKAEA的Culham聚变能中心（CCFE）的先驱，其设备被称为Mega Amp球形托卡马克（MAST）升级，在美国的普林斯顿等离子体物理实验室中，其国家球形托鲁斯实验升级设备也得到了推广。英国现在希望利用STEP的经验，该经验旨在产生50兆瓦的电力。 “在MAST升级之后，STEP是合乎逻辑的一步，”Donné说。

CCFE主任伊恩·查普曼（Ian Chapman）表示，球形托卡马克的小尺寸是主要优势，因为在价值250亿美元的国际热核实验堆中，最大的成本是巨大的磁铁。 Chapman说，由于资本成本低至数十亿美元，STEP的价格将远比ITER便宜-如果融合能够与化石能源或可再生能源发电站竞争，这是必要的，而化石能源发电站或可再生能源发电站的建设成本更低。

但是唐纳说，球形托卡马克也有缺点。较小设备中的热密集等离子体对材料的影响更大，因此可能需要更频繁地更换组件。而且，STEP不太可能繁殖出,，后者是为反应堆提供燃料的两种氢同位素之一。 t具有放射性，半衰期为12年，全球供应量较低。一个工作中的反应堆必须通过在容器周围包裹锂片来繁殖自己的tri，当锂被聚变反应的中子轰击时，会产生produce。国际热核实验堆将是证明tri育种的首次尝试。唐内说，STEP“无法在这么短的时间内实施tri的繁殖。”

Donné还怀疑推动STEP的过程中存在政治因素。 CCFE还是“欧洲联合圆环”的所在地，“联合欧洲圆环”现已成为世界上最大的托卡马克，即将接近其使用寿命。它的消亡可能会使许多融合研究人员失去时间。如果英国不与欧盟签署贸易协议，英国作为ITER项目合作伙伴的未来也将受到质疑。 CCFE让私营部门的竞争对手垂涎三尺。英国初创公司Tokamak Energy正在尝试建造紧凑型球形托卡马克，以在2030年之前实现能源生产，美国初创公司Commonwealth Fusion Systems计划在2025年之前开始建造类似的反应堆。

争夺STEP主办权的社区几乎不会担心，他们会将其视为一种向其地区吸引金钱和工作的方式。他们必须在2021年3月之前申请，并且将需要提供100公顷土地，这些土地将根据地质适宜性，可及性和其他条件进行审查。 UKAEA计划在2022年底之前选择一个地点。