美国能源部批准Xcimer聚变电站设计
摘要
美国能源部批准了Xcimer Energy公司Athena商业聚变电站的预概念技术设计和开发路线图，这是聚变能商业化的重要里程碑。Xcimer专注于激光聚变技术，其Phoenix原型激光系统已投入运行，Athena设计采用液体壁腔室以实现连续运行。该公司正参与能源部聚变开发计划，推动聚变能从科学突破向工业规模应用转变。
一家总部位于科罗拉多州的聚变能源公司表示，美国能源部(DOE)已批准了该公司商业聚变电站的预概念技术设计。
Xcimer Energy于6月10日表示，美国能源部还支持该公司的Athena开发路线图，这是这家总部位于丹佛的公司为其聚变电站舰队设计的参考架构。Xcimer是致力于商业化聚变能的美国和全球多个组织之一。Xcimer称美国能源部的批准是其努力的里程碑，并在新闻稿中写道，这“使Xcimer跻身商业化聚变能的前沿企业，并标志着行业对私营开发的聚变电站架构进行的最大规模政府审查之一。”
该公司周三写道，美国能源部“对设计和路线图的接受也反映了能源部聚变里程碑开发计划的持续进展，并验证了Xcimer将实验室聚变突破转化为可商业化部署能源系统的路线图。”美国能源部于6月9日发布了该机构所称的“最终版”聚变科学与技术路线图，这是一个“以历史上最快速、负责任的时间表加速聚变能开发和商业化”的国家战略。
[图片：这是Xcimer Energy提议的Athena电站架构渲染图。美国能源部已批准该电站的设计。来源：Xcimer Energy]
“聚变能已进入一个由非凡科学进展和公私合力推动的新时代，”美国能源部负责科学的副部长达里奥·吉尔博士表示，他将于今年晚些时候在华盛顿特区举办的POWER体验活动上发表主旨演讲。“有了这份路线图，我们现在具备了将聚变承诺变为美国人民现实所需的清晰度、协调性和持续承诺。”
在核能会议上展示的技术
Xcimer成立于2022年，其技术在上周于丹佛举行的美国核学会(ANS)会议上展出。该公司表示，向美国能源部提交的724页文件“向审查人员提供了电站性能目标、经济性、系统级工程要求、安全与环境分析以及实现商业聚变能所需技术发展路径的详细评估。”Xcimer表示，Athena设计用于连续运行，并“将公司专有的准分子激光平台与目标输送、聚变腔室、氚增殖和发电系统相集成，这些系统从一开始就为工业规模而设计。”
“激光聚变面临的问题不再是物理学是否可行，”Xcimer Energy首席执行官、首席科学官兼联合创始人康纳·加洛韦表示。“问题是我们能以多快的速度实现工业化。美国能源部对Athena的接受既反映了我们技术方法的实力，也反映了我们执行雄心勃勃的商业化路线图的能力。”
这一里程碑是在Xcimer宣布其原型激光系统(该公司称为Phoenix)投入运行一周后取得的。该系统被认为是世界上最大的私人拥有激光系统，代表了该公司商业化激光聚变的原型。
Phoenix位于Xcimer丹佛激光设施的7.4万平方英尺场地内。参加最近丹佛ANS活动的人员，包括POWER代表，于6月4日参观了该实验室。该公司称Phoenix是“一种非常规聚变架构的概念验证：使用受激布里渊散射(SBS)将微秒级脉冲压缩至聚变所需的纳秒级时间尺度的氟化氪(KrF)准分子激光。Phoenix旨在演示准分子放大和SBS脉冲压缩的端到端集成运行。”
[图片：这是位于科罗拉多州丹佛的Xcimer Energy Phoenix激光设施内部景观。来源：Xcimer Energy / 爱德华·德克罗摄影]
“现实世界需求”
Xcimer官员表示，公司正在根据“电站的现实世界需求”设计系统，期望“连续运行数十年”。公司高管表示，他们相信“长期经济性、可维护性、燃料循环成本和可靠性最终将决定哪些聚变架构在商业上取得成功。”
“商业上具有吸引力的电站与科学突破设施看起来非常不同，”Xcimer Energy聚变腔室和电站设计副总裁苏珊娜·雷耶斯表示。“我们设计的Athena能够以高达1赫兹的重复频率连续运行，液体壁腔室的使用通过在整个电站寿命期间保护固体结构免受聚变反应排放的影响，最大化可用性。”
美国能源部接受Athena设计是在Xcimer完成里程碑计划前18个月预算期内的早期项目里程碑之后。公司的下一阶段工作包括全尺寸子系统试验、工程验证和集成电站示范的准备工作。
“其他聚变腔室设计面临更换问题的原因之一是它们在发射中子的位置放置固体材料。我们不这样做，”雷耶斯说。“熔盐帘吸收并慢化通量、增殖燃料并携带热量——而且它流动，因此不断自我更新。我们从第一天起就围绕这一特性设计了Athena，它塑造了一切：材料选择、热管理、维护理念、经济性。而Xcimer的激光架构独特地实现了这一设计。”
基于里程碑的聚变开发计划是美国能源部通过公私合作伙伴关系加速聚变能商业化更广泛努力的一部分。Xcimer是参与该计划的选定公司之一，每家公司都在追求不同的技术途径以实现商业可行的聚变能。
Xcimer官员表示，他们的架构目标是将激光成本控制在每焦耳100美元以下，同时采用无需第一壁更换的腔室设计。
—达雷尔·普罗克特是POWER的高级编辑。