核聚变ITER项目的目标推迟到2039年-北极星核电网

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世界上证明聚变能源可行性的旗舰项目ITER宣布，将其关键实验推迟四年，将其推迟到2039年，增加耗资超过50亿美元。由全球各国政府赞助的ITER实验现在看起来不太可能成为同类设施中第一个实现净收益这一里程碑的设施，净收益是指反应产生的能量超过直接投入的能量。但物理学家表示，该项目对于为未来的聚变工业奠定基础仍然至关重要。

（来源：国际能源小数据作者：E Small Data）

德国加兴马克斯·普朗克等离子体物理研究所的等离子体物理学家Rachael McDermott说：“项目延期听起来很戏剧化，但在物理学界，我认为它不会产生太大影响。无论何时到来，ITER仍将具有极其重要的意义。”

对聚变能源的追求

但是，让资助者相信这一点可能具有挑战性。该项目于2010年在法国圣保罗-勒兹-杜兰斯附近开始建设，最初的目标是在2016年启动，并在2020年进行首次验证聚变能的实验。包括商品和服务的捐款，资助者已经为该项目提供了约220亿美元。现在，私人聚变公司表示，他们可能会比ITER率先实现净收益的目标。

ITER的部分价值在于该项目有可能与私营公司分享经验。等离子体物理学家、伦敦Fusion Energy Insights公司首席执行官Melanie Windridge表示，延期的一个好处可能是它促使ITER更多地与工业界接触。Fusion Energy Insight是一家跟踪聚变能源发展的公司。ITER在其成员国创建供应链和聚变产业方面也发挥着重要作用。

ITER聚变实验旨在利用为太阳提供能量的现象，太阳的能量来自氢原子的聚变。在地球上复制这一过程可以提供几乎取之不尽的清洁能源，但为聚变创造条件并收获其产出是具有挑战性的。

2022年，加利福尼亚州利弗莫尔美国国家点火装置的科学家创造了一种“燃烧等离子体”，其中聚变是由反应产生的热量而不是外部来源维持的。在这样做的过程中，它成为第一个实现净增益的，从聚变中产生的能量比用于引发反应的能量更多。该设施使用激光完成了这项工作，这是一种与ITER不同的技术。但目前还没有人实现ITER的主要目标之一——创造一种长寿命、燃烧的等离子体，其产生的热量是直接输入的十倍——这被广泛认为是聚变可以成为一种可行能源的证明。

ITER项目是中国、欧盟、印度、日本、俄罗斯、韩国和美国之间的合作项目，项目的延误已经不是什么秘密了。几十年来，它一直受到一系列阻碍、成本超支和管理问题的困扰。2014年，该项目即将离任的总干事Osamu Motojima曾告诉《自然》杂志，如果ITER的启动日期推迟到2025年，更不用说2034年了，它将无法生存。

ITER现任总干事Pietro Barabaschi于2022年被任命，他在6月20日的项目决策委员会会议上详细介绍了更新的时间表，并于7月3日向记者介绍了情况。Barabaschi将项目延迟描述为根据聚变能的最新发展重新调整ITER计划的机会。该项目的初始启动将推迟9年，从2025年推迟到2034年。但他说，现在的计划是跳过“相当象征性的”初始阶段，“尽快进行真正的研究”。

这意味着从一开始就使用更完整的机器，ITER的“托卡马克”——它使用磁铁将氢同位素的过热等离子体挤压成甜甜圈形状——在2036年达到最大强度，仅比之前的计划晚了三年。反应堆的全面运行已经推迟了四年，从2035年到2039年，届时它将使用重形式的氢、氘和放射性氚作为燃料。新计划包括使用一种新材料——钨——用于面向聚变的墙壁，因为它比最初计划的铍更不容易腐蚀。

但修订后的时间表将额外花费约50亿欧元（54亿美元），资金尚未得到成员国的确认。当被问及资助者可能会如何反应时，Barabaschi说：“我们必须拭目以待。”他补充道：“我个人的印象是，这个项目仍然得到了成员们的大力支持。”美国能源部在2018年的预算中增加了50%的应急资金，美国可能能够履行其对ITER的义务。

超导磁体研究员、英联邦聚变系统（CFS）联合创始人Brandon Sorbom表示，由于物理学和材料科学的投资和进步，私人公司聚变项目现在可能会实现ITER计划首先达到的许多技术里程碑。英联邦聚变系统是剑桥麻省理工学院（MIT）孵化的一家公司。2023年，私营企业在全球范围内吸引了14亿美元的投资，对他们的计划持乐观态度。在2023年的一项调查中，65%的公司预测，到2035年，聚变发电厂将向电网输送电力。但Barabaschi对此持怀疑态度。他说，即使今天证明了核聚变的可行性，“我不相信我们能够在2040年之前将其商业化部署”。“在拥有一个经过验证的流程，然后部署它并使其在商业上可行之间存在很大差距。”

SPARC反应堆——麻省理工学院和CFS在马萨诸塞州德文斯建造的托卡马克技术的紧凑型版本——可能是击败ITER获得净收益的项目。但聚变科学家也认为，ITER作为一项实验，旨在做商业公司没有做的事情。聚变物理学的许多方面取决于尺寸，ITER的巨大尺寸使其成为工厂级物理学的独特试验台。ITER还将为物理学家提供第一次机会，研究聚变反应产生的大量快速移动的氦核如何在长时间内相互作用以产生燃烧的等离子体。

ITER的研究还旨在解决聚变发电厂有朝一日将面临的问题，但许多私营公司还没有足够重视这些问题。这些包括测试如何使用聚变产生的中子来“繁殖”更多的氚燃料（一种稀缺资源），以及研究材料在反应堆内部恶劣条件下是如何受损的。最终，ITER的目标是在聚变过程中产生比加热等离子体多十倍的功率，但ITER没有计划使用这种功率来发电，净增益的计算只包括直接热量，而不包括进入实验的其他能源。ITER越来越愿意与公司分享从公共资助的研究中获得的知识。该项目5月份的第一次公私合作研讨会比组织者预期的要繁忙。这证明了ITER的工作非常重要。

原标题：【动向】核聚变ITER项目的目标推迟到2039年，但研发过程具有重大意义

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