英国惯性聚变能源开发商First Light Fusion(FLF)提出首个具商业可行性、与反应堆兼容的“高增益”聚变途径,有望大幅降低其宣称的无限清洁能源的成本。
近日,FLF发布白皮书,概述了一种名为FLARE——低功率组装和快速激发聚变的新颖且科学合理的聚变能方法。传统惯性聚变能(IFE)方法需同时压缩和加热燃料以实现点火,FLARE则将过程分为两步:先以可控高效方式压缩燃料,再用单独过程点燃压缩后的燃料,产生大量剩余能量,此概念被称为“快速点火”。
FLARE充分利用了FLF超过14年的惯性聚变经验及其独特的受控放大技术,打造出能达高增益水平的系统,以实现有成本竞争力的能源生产。FLF表示,这种新方法将为商用反应堆设计奠定基础,这些反应堆可基于现有低功率系统,为合作伙伴提供利用其技术建造系统并在全球推广的机会。
增益,即聚变反应中能量输出与能量输入之比,是决定其商业可行性的关键指标。目前增益记录为4,由美国能源部国家点火装置(NIF)于今年5月实现。FLF称,FLARE概念可产生高达1000倍的能量增益。其经济模型表明,聚变能源至少需获得200倍的能量增益才具商业竞争力,获得1000倍能量增益则可实现非常低成本的发电。
据FLF介绍,实验性增益规模设施的成本预计仅为NIF的二十分之一,且可使用现有成熟技术建造。由于FLARE技术能源和电力需求较低,未来商业发电厂的资本成本将显著低于其他可行的IFE方案,其复杂性更低,能量输送系统等核心部件的成本仅为先前快速点火方案的十分之一。
FLF还表示,通过利用现有技术,其方法可消除惯性聚变部署的障碍,有可能利用现有供应链,大幅降低资本支出,加快规划审批,减少商业聚变工厂部署中的监管障碍。
“第一道光”聚变公司首席执行官马克·托马斯(Mark Thomas)称,通过FLARE方案,开辟了世界上第一条商业上可行、与反应堆兼容的高增益惯性聚变途径,它以真实的科学、成熟的技术和实用的工程技术为基础。实现1000倍增益的目标,将远远超越核聚变带来经济变革的门槛,正在打开通往全新工业领域的大门。
First Light Fusion由伦敦大学学院机械工程系的Yiannis Ventikos和曾任牛津大学玛格丽特夫人学院工程学讲师的Nicholas Hawker创立,于2011年7月从牛津大学分拆出来,种子资金来自IP Group plc、Parkwalk Advisors Ltd和私人投资者,景顺(Invesco)和OSI提供了后续资金。
今年2月,总部位于牛津郡的FLF宣布,将专注于与其他希望使用其放大器技术的聚变公司建立商业合作伙伴关系,同时也将与NASA等寻求在太空中复制潜在高速撞击的非聚变应用机构建立商业合作伙伴关系。该公司放弃建造聚变电站的计划,旨在利用巨大的惯性聚变能市场机遇,实现更早的收入,并降低长期资金需求。