美国拟投百亿美元发展聚变
摘要
美国众议员提出《美国聚变领导力法案》,拟直接投资100亿美元,设立美国能源部聚变办公室,支持里程碑商业化计划、示范电站、重大试验设施、材料与燃料循环研发,并加强聚变人才培养和关键供应链,以应对中国投入增长并巩固美国聚变能领先地位。
众议院委员会资深少数党成员Zoe Lofgren(民主党,加州)和众议员Jay Obernolte(共和党,加州)牵头提出了众议院法案《美国聚变领导力法案》。该法案如获通过,将为聚变设施、研究和商业化工作提供100亿美元直接投资,并授权在美国能源部内设立聚变办公室,以及设立由National Science Foundation牵头的聚变人才队伍发展计划。
该法案旨在落实Special Competitive Studies Project(SCSP)旗下Commission on the Scaling of Fusion Energy于10月发布的一份两党委员会报告所提出的建议。
该法案的共同提案人包括众议员Don Beyer(民主党,弗吉尼亚州)、Lori Trahan(民主党,马萨诸塞州)和James Gallagher(共和党,加州)。
报告发出警告:SCSP报告警告称,美国正处于在聚变能竞赛中败给中国的边缘。报告指出,自2023年以来,中国已向其聚变事业投入至少65亿美元,接近美国能源部聚变计划同期所得资金的三倍。
报告建议美国政府制定国家聚变目标;宣布聚变为国家安全优先事项;为聚变商业化投入100亿美元;并采取战略行动,减少繁琐监管、建设稳健的供应链以及培养聚变人才队伍。
《美国聚变领导力法案》旨在落实上述建议,其中100亿美元的一半将用于基于里程碑的开发计划,另一半将用于建设试验设施并支持研发。该法案还将修订《Department of Energy Research and Innovation Act》。
聚变办公室:该法案将授权设立美国能源部聚变办公室,由负责聚变能事务的助理部长领导。该办公室将负责截至2025年11月19日由Office of Science的Fusion Energy Sciences计划实施的所有项目。
聚变办公室的目标是确保美国在聚变能技术和等离子体科学领域的领先地位,加快聚变技术的市场应用,管理公私合作伙伴关系,扩大国际聚变能合作,支持聚变人才队伍,并为聚变监管机构提供咨询。
该法案将授权聚变办公室在2027年至2031年期间每年获得超过11亿美元拨款,用于实施里程碑计划、设施建设及其他研究活动。
里程碑计划:《美国聚变领导力法案》还将为现有的聚变里程碑开发计划拨款20亿美元。该计划于2023年公布了首批入选者。
在该计划继续实施的同时,法案将为一项新的里程碑计划拨款30亿美元,重点支持聚变示范电站。这些电站可设计用于发电、提供热能、制氢或生产放射性同位素。
申请方将被要求说明其电站设计和商业模式的技术成熟度,包括其概念在相关市场中具备成本竞争力的可能性。
法案将聚变示范电站定义为一种聚变设施,“能够证明连续3小时以上向电网供应至少50 MW净电力,目标是证明此类设施的设计适合聚变能商业应用”。
入选参与方将承担里程碑实现并通过验证前的全部成本。法案指出,基于里程碑的开发计划应在法案生效后六个月内启动实施。
在聚变办公室的年度拨款中,该法案将授权在2027年至2031年期间每年为里程碑计划拨款1.5亿美元。
重大试验设施:除里程碑计划外,该法案还将为新建试验设施拨付大量资金,具体包括一个聚变中子源,以及用于研究聚变燃料循环、增殖包层技术和聚变系统材料的研究设施。
法案将为这些大型试验设施在2027年拨款38亿美元,并为处理中小型设施拨款3亿美元;这些设施用于落实美国能源部《Fusion Science and Technology Roadmap》确定的优先事项。
法案明确规定,聚变办公室应运营一座设施,用于开展将先前受到辐照的面向等离子体材料再次暴露于等离子体的实验;该设施在Fusion Energy Science Advisory Committee于2020年发布的一份阐述聚变能和等离子体科学十年愿景的报告中已有描述。该设施应以实现1 T磁场和靶面10 MW/m²能量通量为目标。法案还规定,该设施应在2027年年底前开始运行。
研究重点:法案重点列出了将获得研发资助的关键聚变技术,包括展示能够承受聚变环境的材料、解决增殖包层技术等燃料循环难题,以及规划聚变副产物管理和设施退役工作。
这些活动将与基于里程碑的开发计划协调开展。法案将为这些工作拨款8亿美元,并授权在2027年至2031年期间每年从聚变办公室预算中拨款1.5亿美元。
法案将惯性约束聚变、磁约束聚变和替代聚变概念全部列为研究路径。虽然法案没有专门授权为磁约束聚变拨款,但将在2027年至2031年期间,每年从聚变办公室预算中分别为惯性约束聚变和替代概念拨款5000万美元。
对于惯性约束聚变,法案规定资金用于与惯性约束聚变靶设计、建模、诊断工具和能量驱动器技术相关的研发。对于替代概念,法案规定探索场反位形概念、悬浮偶极概念、磁镜概念或其他具有前景的替代路径。
法案还将在2027年至2031年期间每年为基础等离子体科学及应用拨款7500万美元,其中包括增进科学界对物质基本性质和复杂行为认识的研究活动,以便控制和操纵等离子体并将其用于广泛领域,包括支持与芯片制造和微电子技术进步相关的研究。
人才队伍与供应链:法案指出,National Science Foundation主任应与美国能源部负责聚变能事务的助理部长协调发放资助,以推动发展新的聚变培训、教育和研究实践,同时支持现有工作。
法案包含允许实施试点计划的条款,以支持行业专业人员编写课程材料并开展面向学生的教学培训。
此外,美国能源部聚变办公室将被要求设立由一所高等教育机构牵头的“聚变技能型技术人才队伍”和“STEM教育协调中心”。该中心旨在充当相关联邦计划的信息交换平台,并推动建立传播聚变相关教学材料的计划。
法案还重点列出了关键聚变技术需求,包括高温超导磁体、聚变相关激光器、聚变腔室、包层系统等。法案将为支持建立和扩大这些供应链的活动在2027年拨款1亿美元。
相关人士表示:Lofgren说:“聚变代表未来,这项两党法案是利用其无排放能源潜力的重要一步。我们面临一个选择:要么在全球聚变能商业化竞赛中领先,要么落在后面。我们需要顺应当前的发展势头,包括National Ignition Facility取得的突破、新兴聚变能行业的发展,以及全美大学和其他国家实验室的进展,从而在私营和公共部门共同巩固美国聚变能的基础。通过为高度优先活动直接投资100亿美元、在美国能源部设立聚变办公室、建立人才队伍发展计划等诸多举措,这项法案将开启美国聚变能发展的新时代。”
Fusion Industry Association首席执行官Andrew Holland表示:“过去一年,私营聚变行业吸引了创纪录的45亿美元投资,但要在未来十年内在美国实现部署,就需要联邦政府成为强有力的合作伙伴。《美国聚变领导力法案》为美国能源部提供了支持商业化所需的指导,以及发展基础设施和扩大公私合作伙伴关系所需的政府资源,从而加快聚变技术部署。”
Commonwealth Fusion Systems首席执行官Bob Mumgaard也发表了看法。他说:“《美国聚变领导力法案》响应了两党Special Competitive Studies Project聚变委员会的行动呼吁,将有助于加快聚变能接入电网的进程。这项两党立法将投资于政府《Fusion Science and Technology Roadmap》重点提出的关键研究基础设施,并通过得到大幅强化的里程碑商业化计划,帮助聚变公司更快取得进展。”
