英国初创公司实现快速、清洁“弹丸聚变”，单个靶材能量可为英国家庭供电超两年
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近日，英国第一光聚变公司（First Light Fusion，简称 First Light）宣称，其利用独特的新靶材技术实现了快速、清洁的聚变反应。
英国原子能管理局（UK Atomic Energy Authority，UKAEA）在 First Light 正式公布前，对聚变结果进行了分析和验证。验证工作持续三个多月，最终，UKAEA 证实 First Light 产生的中子与氘燃料聚变产生的中子一致。
与现有的核能相比，First Light 的聚变能源方法不会产生辐射物和熔毁风险，且更快、更便宜，还有着丰富的原材料。
英国商业、能源和产业战略部部长夸西·科沃腾（Kwasi Kwarteng）表示：“First Light Fusion 的技术可能会在未来几十年内彻底改变电力生产和世界的能源系统，并使安全、清洁、无限的聚变能源成为现实。”
据 First Light 官网，该公司于 2011 年从牛津大学剥离出来，致力于“用最简单的机器解决聚变发电问题，以满足全球能源系统脱碳的迫切需要”。
值得一提的是，First Light 在今年 2 月的 C 轮融资中筹集了 4500 万美元，投资者包括 Oxford Science Enterprises、中国腾讯公司等。
据了解，实现聚变过程的挑战在于，控制这一反应的复杂性及如何生产清洁、丰富且在商业上可行的能源。
为解决这一挑战，First Light 没有使用激光或磁铁来产生或维持聚变条件，而是采取了一种更简单、安全的惯性聚变新方法弹丸聚变（Projectile Fusion）。
具体来说，First Light 使用两级超高速气枪向其开发的独特靶材，发射一枚重 100 克的射弹，射弹在撞击含有聚变燃料的靶材前达到每秒 6.5 公里的速度，燃料被压缩到 10 太拉帕的压力，即 1 亿个大气压，高于木星中心的压力，以实现聚变所需的温度和密度。燃料在爆炸时的速度超过地球逃逸速度（第二宇宙速度）的 6 倍，达到每秒 70 公里以上。
靶材释放出的聚变能量脉冲被反应室内流动的锂吸收，流动的锂同时也保护反应室免受巨大的能量冲击，避免了其他聚变方法中一些最困难的工程问题。最后，热交换器将锂的热量传递到水中，产生蒸汽，使涡轮机转动并产生电力。
据了解，到 2040 年，全球电力需求或将翻一番，到 2060 年，当电气化得到更广泛发展时，全球电力需求可能会增加五倍。
同时，为了减轻气候变化的影响，可再生能源的快速和最大部署是应对气候变化努力的一部分，但风能和太阳能等的发电无法满足 2040 年预计的能源需求的一半，全球基本负荷清洁能源的巨大市场仍待补充，而这正是聚变能源发挥关键作用的地方。
值得一提的是，First Light 实现这种聚变结果，花费了不到 5800 万美元，并且性能改进速度比任何其他聚变方案都要快。该公司进行的同行评审分析表明，弹丸聚变提供了一条平准化能源成本（Levelised Cost Of Energy，LCOE）的途径，低于 50 美元/兆瓦时，这将使其成为最具成本竞争力的基载电力（Baseload Power）来源，在成本上直接与可再生能源竞争。
另外，First Light 的设备很大程度上是由现成的组件所构成。由于有大量的现有工程可以重复使用，因此，这种方法有助于加速商业聚变发电的旅程。
在商业模式上，First Light 还将进行靶材的大规模制造，以此成为燃料供应商。
First Light 董事长巴特·马库斯（Bart Markus）表示，其独特的技术实现了基于耗材的商业模式，包括靶材本身的制造和分销，这有别于所有其他聚变技术。“我们相信 First Light 已经确定了一条真正的商业聚变路线，不仅达到了重要的科学里程碑，还成功开发可持续的商业模式。”
然后，First Light 还希望与现有的电力生产商合作，利用其独特的聚变方法开发一个试验工厂，并到 2030 年代以 10 亿美元内的成本发电约 150 兆瓦。据了解， First Light 目前正在与瑞银投资银行（UBS Investment Bank）合作，探索其下一阶段科学和商业发展的战略选择。
“简单来说，弹丸聚变是实现商业化聚变发电的最快途径。我们的目标是简化发电厂工程，关键技术是我们的靶材设计，作为物体，它可以被准确地理解和模拟，相比其他聚变方法更简单。通过这一结果，First Light 已经证明了我们的惯性聚变新方法。”First Light 的联合创始人兼 CEO 尼克·霍克（Nick Hawker）说到。
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参考：
https://firstlightfusion.com/media/fusion
https://firstlightfusion.com/media/first-light-reactor-concept
https://firstlightfusion.com/media/first-light-fusion-announces-close-of-series-c-fund-raises
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