核聚变能源如何“找准自身位置”?

2022-06-10 11:50  来源: 嘿嘿能源heypower    核聚变

如果没有广泛的支持,核聚变可能无法发挥其作为“改变传统规则”技术的潜力,也不可能在应对两大挑战——气候变化和地缘政治能源安全——发挥应有的重大作用。


如果没有广泛的支持,核聚变可能无法发挥其作为“改变传统规则”技术的潜力,也不可能在应对两大挑战——气候变化和地缘政治能源安全——发挥应有的重大作用。

1、聚变能源部署意义


托卡马克腔体(图源:网络)

聚变能源正吸引着政府和私人资本市场的大量关注。

聚变能源的部署不仅影响气候变化,并为能源安全提供了另一种可能。同时,这也需要全球利益相关者、监管机构和决策者的支持。

世界各地已经开始针对聚变能源的发展,制定必要的政策和监管支持。

美国、英国、欧盟、中国和其他国家的领导人正在处理关键问题,并将带头为全球聚变产业奠定基础。

聚变能源是一种零碳、高能量的基本负荷电源,不依赖地理位置,不产生任何长寿命或高放射性废物,不存在临界风险、熔毁或武器扩散问题。

这是一项与气候变化问题重要性相当的技术,核聚变技术投入可接受,燃料来源丰富(可在世界各地获得),可以使能源与地缘政治脱钩。

2、现有的政策和监管结构

在法国,一个国际组织正在建造世界上最大的聚变能实验堆——ITER项目。

法国核监管机构ASN决定出于许可目的将ITER视为核裂变装置,并对其用于裂变发电厂的ITER实施了同样的监管审查。

ASN暂停了ITER的建设,同时进行了额外的安全评估。

在这两个例子中,美国和法国监管机构都在应用60年前为裂变发电设施开发的监管模式。

即使有理由认为,先进的裂变系统需要类似于大型轻水反应堆的监管方法,也没有理由像对待现有裂变发电厂那样对待商业聚变系统。

未能认识到聚变和裂变之间的根本区别,将导致更高的经济成本,包括更长的许可期限、更高的融资成本(由于监管不确定性),以及准备完整裂变式应用许可成本的增加,其中许多不适用于聚变系统。

3、围绕聚变监管和政策的全球对话

 

美国聚变能源投资图表。绿线表示总投资,蓝线表示针对ITER项目投资,灰线表示两者差值。(图源:网络)

尽管对话已经开始,但还没有一个政府在聚变监管和政策方面确立了坚定的立场。

聚变发展的利益相关者有大量机会参与和倡导法规,以反映聚变对公共健康和安全造成的较低风险,最终支持聚变系统的应用。

英国

 

欧洲联合环状反应堆(JET)是一项单独的实验,设计目的是对ITER开展实验前所需的燃料和材料进行微调。

2021年10月,英国宣布了其聚变战略,并发布了一份绿皮书,提出了聚变能源系统的监管方法。

英国的监管方法将把聚变系统视为粒子加速器,而不是裂变发电厂,尽管这一政策决定并非最终决定。

除了主办几家私人聚变初创公司外,英国正在实施托卡马克能量生产(STEP)示范项目。在对私人聚变开发商的支持下,包括那些比STEP项目更有希望的开发商,英国努力保持自身在全球聚变能源竞赛中的领先地位。

美国

美国也在推动聚变能源方面发挥着主导作用。

美国国会最近批准了一项创纪录的7.13亿美元的年度拨款,用于能源部聚变能源科学办公室。

国会还拨款4500万美元用于公私成本分摊,以支持私人聚变能源开发。

拜登政府于2022年3月17日在白宫主办了一次关于聚变能源的峰会,并发布了一份“加速聚变的十年愿景”,表达了对发展聚变能源产业的兴趣。

美国核管理委员会(NRC)宣称对商业聚变能源系统拥有一般管辖权,这有可能将裂变和聚变相关的风险混为一谈。

然而,在国会的推动下,原子能机构正在为商业聚变能源系统制定一个监管框架,并举行了多次公开会议,以征求对适当监管方法的意见。

预计NRC工作人员将在2022年下半年发布一份监管文件,供全体委员会审议。

中国

除了参与全球ITER项目外,中国正在发展自己的聚变能源产业基地,建设运行着实验性的先进超导托卡马克装置,并正在开发中国聚变工程试验堆,以验证大型托卡马克电站的设计与操作性。

与此同时,一家总部位于中国的私营能源企业——新奥集团(ENN),正在进行托卡马克和场反转构型聚变实验。

其他

世界其他各国政府也在努力参与聚变政策和监管的制定。

欧盟是ITER项目的最大出资国,在2027年前拨款超过56.1亿欧元(约60亿美元),欧盟的长期计划包括最终建造DEMO,这是ITER一个后续更大规模项目。

此外,日本、韩国、加拿大都表示有兴趣开发国内聚变能源项目。类似的政策和监管考虑将影响各国聚变技术的经济成果。

4、后续步骤

关注聚变能源的经济性,对于确保聚变技术在缓解气候变化和全球电网脱碳方面发挥长期作用至关重要。

充足的政府支持,如始于美国的公私合作伙伴关系,以及在未来的能源政策中承认聚变能源为零碳或“绿色”能源,对于建立一个蓬勃发展的全球聚变产业至关重要。

监管确定性与聚变的实际风险相一致,重点关注现场材料以及此类材料可能进一步降低聚变的风险,并使聚变经济更具吸引力。

在安全无碳能源方面,简单地将裂变概念应用于核聚变,会带来不必要的经济和监管障碍。但是,如果创新和适当规模的政府政策,能够与聚变行业不断加快的技术创新步伐相结合,聚变能源可以成为未来能源行业的重要经济组成部分。



图为技术

深圳核博会

中国核电网


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