FLARE聚变电站实现氚自给自足

总部位于牛津的惯性约束聚变能源公司 First Light Fusion (FLF) 与 TUV Sud UK 的业务部门 Nuclear Technologies 的辐射物理团队合作，宣布验证了其 FLARE 电站概念的氚增殖能力。FLF 表示，这是在证明能够产生超出能源生产消耗量的显著氚过剩方面迈出的重要一步。

这是 FLARE 电站开发中的重要一步，展示了该反应堆如何既能为自己也能为其他聚变电站生产燃料。FLARE（通过低功率组装和快速激励实现聚变）是一个完全开发的技术概念和路线图，但仍处于设计和验证阶段，而非一个物理上可运行的反应堆。

基于氘-氚 (DT) 燃料反应的聚变反应堆（目前实现商业聚变最可行的途径）依赖于氢的两种同位素：氘，它储量丰富，可以从海水中提取；以及氚，它极其稀缺。全球民用氚库存估计约为 20 公斤，氚的半衰期约为 12 年，这意味着供应会衰变，必须持续补充。

虽然可以通过使用锂在聚变反应堆内部产生氚，但要实现足够的产量在技术上具有挑战性，通常会影响到聚变性能，并且通常需要开发新的、具有挑战性的合金，而这些合金目前没有现成的供应链。许多反应堆概念旨在实现自给自足，即它们生产的氚量与消耗量大致相当，但如果未能开发出实现这一目标的解决方案，可能会阻碍其他可行的概念。

即使对于那些实现运行盈亏平衡的反应堆，确保初始和后续的启动库存（在它们能够生产足够的氚之前启动反应所需的氚）仍然是一个重大挑战。大型聚变电站将需要超过当前全球供应量的启动氚量。如果没有可靠的氚供应，聚变快速扩展的能力将受到限制。

FLF 现已完成详细研究，验证了其 FLARE 设计惯性聚变电站中氚增殖系统的生产能力。该概念使用易于获得的天然锂，为氚供应问题提供了一个从根本上更简单的解决方案。

First Light 与 TÜV SÜD UK 业务部门 Nuclear Technologies 的辐射物理团队分别进行了研究，各自使用不同的工具和数据库以提高结果的可信度。这些研究得出结论，FLARE 的设计可以实现氚增殖比 (TBR) 为 1——这是迄今为止已公布系统中最高的 TBR。TBR 衡量的是相对于聚变反应中消耗的氚量所生产的氚量。

FLARE 设计包含一个围绕聚变反应的大型液态锂浴。来自聚变反应的高能中子与锂相互作用产生新的氚。FLARE 的设计通过以下方式最大化这种相互作用：

FLARE 当前 333 MWe 设计的 TBR 表明，每座电站每年有可能产生 25 公斤的净氚过剩，超过世界目前的库存量，同时最快可在一周内实现氚自给自足。

FLARE 旨在以商业发电为主要产出，早期分析表明其核心特性仅就发电而言支持非常有利的经济性。通过将高增益惯性约束聚变与高性能锂增殖系统相结合，FLARE 在一个单一、高效的电站架构内同时解决了能源生产和行业燃料可持续性问题。

“解决氚挑战对于聚变能源规模化至关重要，”FLF 首席执行官 Mark Thomas 表示。“验证氚增殖比达到 1.8 表明 FLARE 的设计不仅能为自己提供动力，还可以为更广泛的聚变行业提供这种关键的燃料供应，推动快速增长。” 氚增殖覆盖层的进一步开发正在英国原子能管理局 (UKAEA) 聚变工业计划的支持下推进。

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