英企首创投射聚变技术实现核聚变

总部位于英国的惯性约束聚变公司First Light Fusion（FLF）证实，其已通过其独特技术实现了核聚变。英国原子能管理局（UKAEA）独立验证了这一结果。

这是首次使用First Light开发的独特靶材及相应投射技术实现的聚变。First Light的投射聚变是一种新型惯性约束聚变方法，更简单、更节能且物理风险更低。First Light以不到4500万英镑（约合6050万美元）的投入实现了聚变，其性能提升速度是历史上前所未有的。

FLF并未使用复杂昂贵的激光或磁体来生成或维持聚变条件，而是通过高速飞行的投射物压缩靶材内的燃料。其关键技术在于靶材设计，能够集中投射物的能量，将燃料内爆至实现聚变所需的温度和密度。

今年2月，FLF（2011年从牛津大学分离成立）宣布了一项政策调整：决定停止其示范装置Machine 4的开发计划，转而专注于推进和商业化其专利放大器技术。3月，该公司公布了其商业与技术战略的下一阶段，将与前沿行业合作伙伴共同推动更快速、低成本且可扩展的商业惯性聚变能源路线。

为实现聚变结果，First Light使用其大型两级超高速气枪将投射物发射至包含聚变燃料的靶材。投射物撞击前的速度达到每秒6.5公里。通过First Light高度复杂的靶材设计，撞击时燃料内爆速度超过每秒70公里，成为当时地球上移动最快的物体。

First Light的发电厂设计将靶材从反应室顶部投入，投射物从同一入口向下发射，以便在适当时刻追上并撞击靶材。撞击能量经其先进靶材技术聚焦放大后释放聚变能脉冲。锂液流经反应室吸收能量并升温，同时保护反应室免受高能释放影响，规避了其他聚变技术中的工程难题。最终，热交换器将锂的热量传递给水，产生蒸汽驱动涡轮发电。

该设备相对简单，大部分由现成组件构成。FLF认为，这种方法通过复用大量现有工程技术加速了商业化聚变发电的实现。

FLF表示，这种更简单的方法使投射聚变有望实现低于50美元/兆瓦时的平准化能源成本（LCOE），直接与可再生能源竞争，成为最具成本竞争力的基荷电力来源。

以靶材设计为核心的技术还将支持FLF发展高附加值耗材商业模式（大规模生产靶材），与电厂运营商合作，成为以靶材形式提供燃料的供应商。FLF认为，这不仅体现了投射聚变的环境效益，也凸显了其商业价值。

UKAEA受邀在结果公开前对First Light的聚变成果进行分析验证。验证过程包括：独立建模探测器配置与响应；审查所用中子探测器的校准数据；审核数据处理与统计分析；全面实地检查所有探测设备；见证一次聚变实验。历时三个月后，UKAEA确认First Light产生了与氘燃料聚变一致的中子。

“增益”实验（输出能量大于输入）计划正在推进。FLF还计划与现有电力生产商合作开发试点电厂，目标是2030年代建成一座发电约150兆瓦、成本低于10亿美元的试点厂。First Light正与瑞银投资银行合作探讨下一阶段的战略选项。

FLF联合创始人兼首席执行官Nick Hawker博士表示：“我们的聚变方法核心在于简洁。正因简洁，我们认为投射聚变是实现商业化聚变发电的最快路径。我们追求电厂工程的简洁，也致力于简化聚变过程本身。关键技术是我们的靶材设计。作为实体它们非常复杂，但其物理原理比其他聚变方法更简单，可以准确理解和模拟。”

他还说：“这一结果验证了我们新的惯性聚变方法，更重要的是证明了我们的设计流程。用于实现该结果的设计已过时数月。每当一个理念达到极限，我们就发明下一个——这种探索之旅令人振奋。”

UCL机械工程系主任、First Light联合创始人Yiannis Ventikos教授表示：“实验室实现聚变本身是巨大成功，但其背景同样重要。遵循First Light严谨的科学方法，该结果得到了强大且不断进化的计算机建模支持。这种能力以精妙细节揭示了中子产生的过程。First Light的科学家每日借助这些工具设计独特靶材、发射器和放大器，朝着增益和首台反应堆的目标迈进。这项实用且经济的聚变技术将为我们提供亟需的清洁、充沛基荷电力，助力应对——甚至逆转——全球变暖。”

First Light董事长Bart Markus表示：“我们独特的靶材技术支持基于耗材的商业模式，这是与其他聚变技术的区别所在……我们对商业模式的关注同样重要：聚变必须证明它不仅是昂贵的科学实验，更是生产清洁基荷能源的商业解决方案。”

英国商业与能源大臣Kwasi Kwarteng表示：“First Light Fusion的英国本土技术可能在未来几十年彻底改变电力生产。因此，政府正在投资英国科学与创新，以确保我们在实现安全、清洁、无限聚变能源的全球科学努力中保持领先。”