从煤炭到聚变：能源转型的里程碑
诺丁汉郡West Burton前电站在1966年至2023年关闭期间一直燃煤发电，现已被选为英国首座核聚变电站的建设地点。该公告标志着球形托卡马克能源生成计划（即STEP）从长期研究和设计阶段向积极施工规划的关键转变。
英国科学、研究和创新国务大臣Lord Patrick Vallance宣布了建筑合作伙伴的任命，以及West Burton场地2亿英镑（2.66亿美元）的振兴工程正式启动——这笔初始投资将把退役的煤炭基础设施场地转变为世界级的核研究设施和最终的电力生成目的地。
STEP计划
STEP是英国在大约2040年前开发商业可行核聚变电站的旗舰项目。与法国国际ITER项目不同——该项目旨在在大型托卡马克上验证聚变科学可行性——STEP明确设计目标是生产能产生净电力的原型电站。这是工程和商业目标，而非纯粹科学目标。
STEP核心的球形托卡马克设计不同于ITER使用的常规托卡马克几何形状。球形托卡马克具有更紧凑的球形等离子体室，而非常规设计的甜甜圈形环面体。英国通过Culham Centre for Fusion Energy在球形托卡马克研究方面拥有深厚专业知识，该中心已运营MAST Upgrade装置——STEP计划直接利用这一经验。
为什么选择West Burton？
选择前煤电站场地并非巧合。工业发电场地提供基础设施资产——电网接入、冷却水系统、重载运输通道，以及与能源部门就业的社区关系——在绿地场地建立这些需要花费数年和大量资本。West Burton现有的与National Grid高压输电系统的电网接入尤为宝贵；将新电站接入电网是一项重大的后勤和监管工作，West Burton场地显著简化了这一流程。
象征意义也很重要。煤炭是工业革命的能源基础，英国一直在系统性地停用其煤炭发电厂，作为其净零承诺的一部分。在前煤炭场地上开发聚变能源创造了能源连续性的叙事，政府和STEP计划都刻意采纳了这一观点。
聚变时间表
2040年实现商业核聚变电力的目标按大规模能源基础设施开发标准来看是雄心勃勃的。核裂变电站从批准到首次发电的典型建设周期为10-15年，而聚变面临额外工程挑战——等离子体控制、氚育种、能承受强烈中子轰击的材料——这些是裂变电站不需要面对的。
对2040年目标的批评者指出，聚变在过去70年一直被描述为距离30年。支持者则反驳说，过去十年核聚变科学和工程取得的进展比之前四十年还多，这是由高温超导磁体技术进步驱动的，这项技术正在实现更紧凑、更强大的托卡马克设计。
全球竞争
英国在加快时间表追求聚变的道路上并不孤单。美国、中国、韩国以及多家私营聚变公司——包括Commonwealth Fusion Systems、TAE Technologies和Helion Energy——都在追求2030年至2045年间的商业聚变目标。STEP计划为英国提供了在这场正在成为具有能源安全和经济发展双重维度的全球聚变竞赛中一个政府支持的可信入场券。
本文基于Interesting Engineering的报道。阅读原文。
Originally published on interestingengineering.com