總部位于加拿大的通用核聚變公司(General Fusion)在努力通過磁化靶聚變(MTF)技術改變世界的供電方式。

1、示范電廠建設

今年，通用核聚變公司宣布將為其磁化靶聚變(MTF)技術建造一座示范工廠，標示著這場清潔核聚變能源商業化的競賽達到了一個里程碑點。

該核電廠將用于驗證通用核聚變公司的MTF技術是否能夠在電廠相關規模上以實用且經濟高效的方式創造核聚變條件。預計2022年開始施工，大約三年后開始運營。

MTF與托卡馬克等其他聚變技術競爭，如聯合歐洲環面(JET)。兩者都需要將燃料加熱和壓縮到極高的溫度，最終開始發生聚變反應。

和托卡馬克一樣，MTF反應堆也包括磁場中的熱等離子體。但托卡馬克中的等離子體燃料使用外部能源加熱時，MTF反應堆中的等離子體會因加壓而過熱。這個壓力是由配合產生壓力波的活塞施加的。

等離子體被液態金屬“壁”包圍，熱的“中子”從等離子體中逸出，并被液態金屬俘獲。

熱交換器提取能量——與其他聚變設計一樣，通過常規渦輪發電機將能量轉換為電能。

實際上，在通用核聚變公司的MTF中，這種金屬壁的形式是一個裝有液態金屬的罐，它被旋轉直到形成一個空腔。

氫等離子體被注入空腔。等離子體被壓縮并加熱到1億多攝氏度，然后發生聚變。金屬壁可以與液態鋰結合，在發電廠內產生氚。

聚變示范工廠(FDP)將由英國原子能管理局(UKAEA)在牛津郡的Culham校區主導。

它聲稱是為支持聚變演示而建立的第一個公私合作伙伴關系，該演示將專注于提供一個完整的發電廠，而不是演示核心聚變技術。

通用核聚變公司表示，FDP將確認MTF技術的性能和經濟性，以便該公司能夠將其擴展到商業核聚變試驗工廠。

MTF發電廠的關鍵部件是等離子體噴射器、活塞和液態金屬渦流，在一個在直徑僅為3米的中心堆芯反應堆中。

目前，通用聚變公司正在開發和優化這些組件，以加快示范電廠的建設。

2、發揮聚變能源優勢

通用聚變公司表示，這種實用的方法將最大限度地利用現有的工業技術，因此從技術測試到商業部署的時間更短。

FDP的目標是在21世紀30年代初為商業試點工廠“創造條件”。

該公司列舉了四個優勢，它相信這四個優勢將更快發揮聚變能源的全部長處，他們是：

材料耐久性：液態金屬襯里可以保護MTF結構不受聚變反應釋放的中子的影響，克服了面向等離子體材料的結構損壞問題(也稱為“第一壁”問題)。

燃料制造：通用聚變公司使用高功率活塞將等離子體壓縮到聚變狀態。

高速數字控制管理和500個驅動器活塞，以便在毫秒內完成壓縮過程。當液態金屬壓縮等離子體時發生聚變，導致能量和氚的釋放，這些能量和氚將被捕獲并用作燃料。

能量轉換：在商業中試工廠中，熱量將從金屬中提取出來并用于產生蒸汽。蒸汽將驅動渦輪機并發電，這是當今發電中常用的方式。

能源經濟性：MTF易于制造和擴展，因為它使用簡單的電磁鐵，避免了昂貴的激光器。使用實用的、現有的技術——蒸汽驅動活塞——將等離子體壓縮到聚變狀態，不需要其他聚變方法中使用的奇異激光或巨大磁鐵。蒸汽活塞實際上在商業電廠中使用，電力轉換系統在市場上也很容易買到。

3、擴大規模

通用核聚變公司的FDP計劃于2022年開工，預計2025年開始運營。

FDP的規模將達到商業中試工廠的70%，預計占地面積約11000平方米，擁有3000噸機器。在這種規模下，據稱FDP比任何其他聚變能原型更接近發電廠。

FDP和商業試驗工廠將達到等離子體聚變溫度——超過1億攝氏度。達到熔合溫度，允許通用聚變公司使用可擴展到發電廠的方法證明原型的性能。

通用聚變公司與工程和建筑公司Hatch合作，支持FDP的開發和交付。

這包括Hatch對通用聚變公司6500萬美元的E輪融資。

通用核聚變公司首席執行官Christofer Mowry在宣布合作關系時說，“聚變技術商業化的成功取決于全球能源行業相關者的積極參與。Hatch的加入受到高度重視，他們了解電廠工程的實際情況，并將有助于確保我們開發一種實用且按需的清潔技術，最終實現我們都在談論的能源轉型。”

Hatch將電廠設計、選址、許可和其他專業能力引入該項目，并表示將在現有140名員工的基礎上增加三倍，以支持該項目并進一步開發該技術。

4、向世界展示聚變技術

通用聚變公司的FDP將向潛在客戶(如公用事業公司)展示其技術，這些客戶將對FDP的提出他們的期望需求，公司將利用這一點優化商業設計，以滿足他們的需求。

FDP大樓由屢獲殊榮的英國建筑師Amanda Levete設計，主題是“開放、透明、鼓舞人心”，以展示聚變能源在緩解氣候變化方面的潛力。

在Culham校園，為了吸引游客，進行了各種環境設計，包括教育走廊，提供相關聚變前沿信息展示，引發游客思考清潔能源的未來。

作為第一家獲得多個政府支持的私營公司，通用聚變公司表示，它正在創造新的國際合作模式。

通過與UKAEA的合作，它正在將其市場份額從北美擴展到歐洲，擴大公司在政府、相關機構和工業領域的全球網絡。

通用聚變公司還積極參與市場，以形成早期采用者的渠道。通過該網絡，公司將不斷改進研發技術，以滿足客戶的需求。