英国聚变能战略发布，STEP与H3AT项目伙伴确定
摘要
英国政府发布《聚变能战略》，任命ILIOS联合体为STEP聚变计划建造伙伴，Kinectrics为H3AT氚回路设施设计制造伙伴。战略规划五年内投资超25亿英镑，支持聚变研究、技术商业化及供应链建设。STEP示范电站目标2040年运行，H3AT设施2030年投运。此举旨在巩固英国在聚变能源领域的全球领先地位，推动清洁能源转型。
ILIOS联合体已被任命为英国STEP聚变计划的建造合作伙伴，而Kinectrics则被指定为UKAEA-Eni H3AT氚回路设施的设计和制造合作伙伴。这些任命是在政府发布其《聚变能战略》之际宣布的。
2022年10月，位于英格兰诺丁汉郡的West Burton燃煤电站厂址被选为英国球形托卡马克能源生产（STEP）项目的所在地。该示范电站预计将于2040年开始运行。STEP的技术目标是：提供可预测的超过100 MW的净电力输出；通过创新开发利用聚变能进行电力生产之外的用途；确保氚的自给自足；在适当的聚变条件下鉴定材料和部件；以及开发一条实现经济生命周期成本的可行路径。除了STEP聚变设施外，还计划建设一个技能中心和一个商业园区。
ILIOS——一个由Kier和Nuvia合资企业牵头，AECOM、建筑师AL_A以及Turner & Townsend提供专业支持的联合体——现已被英国工业聚变解决方案公司（UKIFS，不久将更名为UK Fusion Energy）任命，负责交付STEP聚变计划首批为期三年、价值2亿英镑（2.67亿美元）的阶段。该任命涵盖设计和建造一座世界领先的原型聚变电站，并且是未来机会价值高达100亿英镑的更广泛计划的一部分。
该联合体将负责STEP厂址上所有建筑、基础设施和设施的设计与建造，并支持更广泛电站的可施工性和接口协调。工作将包括厂址管理、设计、施工、计划规划、供应链管理、进度监控、项目控制和可施工性保证，确保所有活动与项目利益相关方充分协调，并符合所有相关要求和标准。
“任命ILIOS作为我们的建造合作伙伴，标志着STEP计划的一个重要里程碑，”UKIFS首席执行官兼STEP聚变项目负责人Paul Methven表示。“他们在重大基础设施、安全关键工程和复杂厂址改造方面的综合经验，为我们从规划转向实施阶段提供了真正的信心。这种合作伙伴关系将有助于确保West Burton成为聚变创新的领先中心，以及英国未来清洁能源格局的基石。”
ILIOS项目总监Simon Matthews表示：“这是英国向清洁能源转型的一个重要里程碑。经过广泛而协作的采购阶段，我们很自豪被选为STEP计划的建造合作伙伴，并成为能源供应领域这一创新和变革性篇章的一部分。通过参与STEP计划，我们将帮助推进英国未来的能源韧性和脱碳化目标，支持经济和区域增长、高质量就业以及长期、基于英国的聚变供应链的发展。”
氚燃料循环设施
与此同时，英国原子能管理局（UKAEA）和意大利跨国能源公司Eni SpA宣布，加拿大的Kinectrics被指定为UKAEA-Eni H3AT氚回路设施的设计和制造合作伙伴。该设施预计在2030年全面投运时，将成为世界上最大、最先进的氚燃料循环设施。
H3AT氚回路设施渲染图（图片来源：UKAEA）
位于英格兰牛津郡Culham园区的UKAEA-Eni H3AT氚回路设施，旨在成为一个世界级设施，为工业界和学术界提供研究如何处理、储存和回收氚的机会。H3AT设施将包括：先进的氚基础设施，用于供给、回收、储存和再循环氚；一套灵活的实验舱室，旨在支持广泛的实验工作，包括纯氚科学研究、工艺开发、部件测试和废物除氚；计算仿真和模型验证；培训设施；以及材料除氚工艺和设施。H3AT将包括一个原型规模的工艺装置和实验平台，这是国际热核实验反应堆设计的缩小版本。
作为设计和制造合作伙伴，Kinectrics将支持UKAEA和Eni开发和集成关键的氚处理技术，包括：大气除氚系统，该系统将从气体废物流中回收氚，以尽量减少向大气的释放；水除氚系统，该系统将从氚化水中回收氚；以及包含开发设备的屏蔽手套箱。
“拥有合适的合作伙伴对于H3AT的设计和开发取得成功至关重要，而Kinectrics在氚、聚变及相关领域的经验，补充了我们从UKAEA和Eni已经具备的能力，”UKAEA氚燃料循环部门主任兼UKAEA-Eni H3AT氚回路设施发起人Sarah Clark表示。“这种多国合作将进一步发展Culham园区乃至更广泛的英国，使其成为聚变能源研发无与伦比的地点。”
Kinectrics核设备与工具副总裁Nisa Halsey补充道：“随着聚变行业日趋成熟，H3AT设施将成为优化聚变燃料循环的关键基础设施。Kinectrics带来了数十年作为裂变行业特种设备原始设备制造商的经验，以及通过严谨的工程和卓越制造提供复杂同位素工艺系统的专业知识。”
聚变能源战略
这些公告是在政府能源安全和净零碳排放部发布《聚变能战略》之后发布的，该战略为英国开发和交付聚变能的长期方法指明了方向。该战略概述了政府加速聚变研究、技术开发和商业化的计划。战略表示，将通过加强供应链、建设聚变行业所需的技能和支持投资来实现这一目标。
该战略指出，政府正在对聚变能进行创纪录的投资，在五年内（2025/26财年至2029/30财年）投入超过25亿英镑。当前计划的分配如下：通过UK Fusion Energy投入13亿英镑，用于与行业合作交付STEP的下一阶段；向磁约束和惯性约束聚变领域的尖端研发基础设施和设施投资7.4亿英镑；投入1.8亿英镑建设LIBRTI，这是一个全球独特的设施，用于开发用于电站的聚变燃料技术；投入1.25亿英镑开发Culham的AI增长区，其中包括4500万英镑用于新的Sunrise聚变专用超级计算机；投入1.1亿英镑用于更广泛的行业支持、创新和商业化，支持英国公司开发新技术；投入8000万英镑用于国际合作；投入5000万英镑用于发展聚变技能培训，培养2000多名聚变相关学科人才。
“通过促进创新，解决研发、对聚变供应链的投资以及政策框架方面的市场障碍，英国旨在加强和发展聚变产业，”该战略表示。“STEP仍然是我们克服这些障碍的主要杠杆。从展示技术和商业可行性，到创造数千个就业岗位和技能基础，再到为英国提供世界领先的系统集成能力，STEP将继续在实现英国聚变目标方面发挥关键作用。”
核工业协会首席执行官Tom Greatrex对《聚变能战略》的发布表示欢迎。他说：“政府对聚变的持续投资，是英国雄心勃勃地引领最激动人心的清洁能源技术之一的一个可喜信号。持续的资金对于将英国世界领先的研究转化为商业项目、新的供应链和全国范围内的高技能就业至关重要。支持STEP等项目以及聚变发展所需的更广泛能力，将有助于确保英国保持在将聚变能推向市场的全球竞赛的前沿。通过政府、行业和研究人员之间的长期承诺和伙伴关系，这项投资可以帮助释放聚变能为英国清洁能源未来带来的巨大潜力。”
正如《聚变能战略》中所宣布的，Sunrise——一台位于UKAEA Culham园区的1.4 MW任务导向型超级计算机——目标是在今年6月投入运行，并有望成为世界上最强大的专注于聚变能的人工智能超级计算机。Sunrise将应对聚变能领域的关键挑战，例如等离子体湍流、材料开发和氚燃料增殖，同时为其他清洁能源技术和英国更广泛的净零目标带来溢出效益。它将提供高达6.76 Exaflops的人工智能加速建模能力，实现高保真仿真并为复杂系统创建数字孪生。
Sunrise还将加强Culham园区以及英国高性能计算领域的重要人工智能能力，为政府的《人工智能机遇行动计划》和《科学人工智能战略》做出贡献。
Sunrise将用于应对来自英国各种聚变计划的实际挑战，以推动LIBRTI（锂增殖氚创新）计划的关键进展。该计划正在开发氚燃料循环技术，以实现未来聚变运行的自给自足。同时，它也将用于STEP聚变项目，这是英国在2040年代展示聚变能的旗舰计划。