脱碳美国能源:融合电力发展的积极市场驱动模型

电弧聚变试验装置

Arc Fusion Pilot Plance Concept是在MIT开发的,作为高温超导磁体的潜力,以降低融合功率的成本和速度部署。信用:MIT-PSFC / CFS

美国国家科学院的一项研究称,核聚变可以帮助美国实现能源脱碳,并呼吁在2035-40年前采用公私合营的方式来试点工厂的运行。

一项新的共识研究称,到本世纪中叶,核聚变发电厂产生的电力将在美国能源部门的脱碳中发挥重要作用报告该报告还首次提出了一套技术、经济和监管标准,以及美国核聚变试验厂将在2035-40年期间开始生产能源的时间表。

为了实现这一走向商业化的关键步骤,该报告呼吁政府和私营部门积极努力,在2028年之前建造一个试验工厂,该设计在建成后能够适应任何一种发展方法,寻求实现核聚变作为一种安全、无碳、按需能源的潜力。

其中包括它所称的“领先的聚变概念,氘氚燃料托卡马克”,就像正在研究的那样麻省理工学院剥离英联邦融合系统该研究得到了该研究所等离子体科学与聚变中心(PSFC)和核科学与工程系的支持。pfc副主任马丁·格林沃尔德(Martin Greenwald)指出,“该报告可以被视为对推动2018年粮安委成立的愿景的确认和验证。”这份新报告延续并扩展了2018年美国国家科学院的一项研究(同时承认核聚变仍然面临重大的科学和技术挑战),该研究认为托卡马克方法有希望,呼吁美国继续参与国际ITER核聚变实验,并建议进行试点工厂的努力。

PSFC主任、日立美国工程教授丹尼斯·怀特(Dennis Whyte)作为美国核聚变试验厂所需关键目标和创新的国家科学院委员会成员,帮助开发了这项新研究,该委员会还包括来自其他大学、国家实验室和私营公司的代表。它从政府、学术界和私营部门(包括美国公用事业和能源公司)寻求广泛的专业知识。

“最大的事情,”哈特说,这是多元化的团体“来到融合是相关的共识,这努力很重要。”驱动因素包括公用事业行业在未来几十年中对碳排放的深入削减的承诺,以及融合科学和技术的同步协同进步,从传统融合社区以外的地区应用新资源,特别是私营利益的兴趣近年来,融合开发人员如CFS,其中总共收到了约20亿美元的资金。

在全国多国的融合研究界,远离科学和实际能源生产的使命,也有广泛的枢纽。这种共识在a中表达最近的报告由联邦能源科学咨询委员会(FESAC)敦促国家“积极地向融合能源进行积极迁移,这可能在促进气候变化的同时大大动力现代社会,”建议开发飞行员。新的国家学院研究将概念推进了一个成功的飞行员看起来像什么的具体细节。

怀特说,该报告的作者在与公用事业和其他能源部门组织进行讨论的基础上,采用了市场驱动的方法来定义试验厂的特征,这些组织最终将成为聚变发电设施的建设者、所有者和运营商。他解释说:“设定这些目标非常重要,为试点工厂制定技术、监管和经济性能要求。”“他们要求很高,但也应该如此,因为这是使核聚变可行的必要条件。”

这些要求包括总试点工厂的成本低于5-6亿美元,并产生至少50兆瓦的能力。除了证明创造可靠的净能源收益和电力生产的能力之外,报告称,该工厂必须在资本成本,建设时间,控制方面向市场提供“成本确定性。放射性流出物包括氚,电力成本和维护/运营时间表和成本。“

These results would inform subsequent construction of first-of-a-kind commercial fusion plants in the 2040s, and then broader propagation of fusion energy facilities onto the grid around mid-century, by which time major U.S. utilities have committed to deep reductions in their carbon emissions.

实现这些目标的一个关键近期因素是在未来七年内形成多个公共私人团队,以便在未来七年内概念化和设计方面。这些包括改进的融合限制和控制,可以承受融合过程中产生的搅拌温度和应力的材料,提取融合产生的热量的方法,并利用它的产生以及开发封闭的燃料循环。所有这些都在技术上挑战,并且还需要密切关注成本,可制造性,可维护性和其他系统级别考虑因素。

PSFC和高级研究科学家的副主任Martin Greenwald表示,将资源与国家实验室,学术机构和私营企业和私营行业的资源结合起来是解决这些任务的良好方法。“Technologies like fusion come to market through the private sector, especially in the U.S., and once you understand that you can see appropriate roles for government labs that can do basic research, universities that are free to work with private industry, and companies that can use their own capital to pick up and commercialize the work.” Private space programs provide an example, he notes, with companies building rockets and using美国国家航空航天局适用于测试和启动的东西。

“问题是,”格林沃尔德补充说,“我们是否能够集中资源和投资,并以一种符合速度的方式执行。我们不想因为这是多么大胆而自满,但如果我们要满足需求,我们必须大胆。”

CFS的首席执行官Bob Mumgaard表示,新报告是融合势头的另一个迹象。除了两项国家学院研究,不断增长的私人投资和FESAC的社区推动的建议外,他指出了1月颁布的联邦拨款立法,这些立法资助了国内和国际融合活动,包括持续参与迭代师。

穆加德说:“40年来,美国政府第一次制定了一项建设新能源工业和整个生态系统的政策。”“这项立法在某种程度上提前批准了美国国家科学院报告中所说的许多好主意,比如转向能源技术,更积极的时间表,以及对监管进行整理,这些都进展得很好,实际上,这些都在法案中。它为广大的社区把所有这些放在心上并开始工作奠定了基础。这与独立的公司做自己的事情,和大学做实验是非常不同的,就这些事情通常如何发展而言,它是非常迅速的。我们正在进入一个全新的融合时代。”

曾在奥巴马政府期间担任美国能源部长的名誉退休教授欧内斯特·莫尼兹补充说:“科学院的报告提醒了科学界、国会和优先考虑缓解气候变化风险的拜登政府,在过去几年里,核聚变作为一种可行的能源取得了令人难以置信的进展——主要由私人资本支持的几条技术道路上的创新。公私合作伙伴关系可以帮助这些技术中的一些在这个十年进行示范,使核聚变成为本世纪中叶之前实现脱碳电网的关键因素。”

报告:为美国网格带来融合

6个评论谈“美国能源脱碳:聚变发电发展的积极市场驱动模式”

  1. 人们支持核聚变是件好事,但当核聚变远远超过统一,在通用汽车工厂的全部效用规模时,就太晚了,没有任何用处。

    50年来,裂变一直是一个可行的选择,但环保主义者和化石燃料狂热者在每一个转折点都阻止了它。现在我们知道这两组人真的睡在同一张床上,是时候把大部分能量用在裂变上了,但我会选择任何熔融盐反应堆,也可能是液体钠,只要它不是假的零碳。

    如果你支持核聚变而不支持裂变,那么你真的应该知道它们的共同点比你在核物理中想象的要多得多。核聚变通常有+ve β作为质子到中子的衰变,就像在恒星过程中一样,而裂变繁殖有-ve β作为中子到质子的衰变,使肥沃燃料可裂变。电力方面也可以是相同的,使用熔融盐作为反应堆室冷却剂和外部储热罐的可变电网负荷。

    聚变燃料是海洋中的氘,以及来自咸沙漠的锂,后者必须被分解成氚或氦。具有讽刺意味的是,锂要么是Li6,要么是Li7,它们的数量是一样的,聚变喜欢其中一个,而MSRs喜欢另一个则是出于不同的原因。

    我无法将一个看起来像20亿美元的融合工厂可以匹配1美元的Moltex工厂,因为它有100倍的技术来获得100MC速度,而裂变自我热量在没有任何外部加热的情况下,只是一个主持人。

    不需要电池。

    《人类星球》也值得一看。

  2. 这是飞碟的动力吗它像火箭引擎一样有足够的热量

  3. 我对这些关于融合可能性的废话烦死了(向克尔凯郭尔道歉)。是啊,是啊,但没人在造那该死的东西。为什么他们不像埃隆·马斯克那样:在一年内建造这个该死的东西,然后试一试,当它失败了,再建造一个,当它失败了,再建造一个,等等,直到其中一个建造成功?这些核聚变研究人员就像NASA的SLS研究人员:把所有的饲料给一只鸡,希望她会下金蛋,但为时已晚,发现她是他。

  4. 我还记得40多年前读到过这个伟大的新希望——核聚变电站。现在开发为时已晚,成本太高。我们几十年前就需要它了。等到它商业化时,气候变化将对地球和我们产生可怕的影响,否则我们将使用其他解决方案,如太阳能电池板。

    不要误解我的意思。我喜欢这项技术就像人类生活在月球上一样。当它对人类有用的时候,也不会发生。

  5. 只要政治扮演一部分,就没有任何技术都没有国家。在这个分裂的国家,由于政治风从一个派对到另一方的每4年来转移,资金优先考虑更改。如此不幸的是,没有出现曼哈顿项目风格的计划。不要指望它在“绿色”驱动的管理中。

  6. 融合反应在阳光下发生,我们得到了干净的电力,如风暴,前面和火山云:
    https://www.youtube.com/watch?v=wf-xkOjy4AQ

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