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激光巨頭通快參與德國(guó)核聚變研究計(jì)劃項(xiàng)目

發(fā)布日期:2024-07-08分享到:

近日,激光巨頭通快和coherent的供應(yīng)商Laseroptik宣稱其是德國(guó)核聚變研究計(jì)劃——PriFUSIO研究項(xiàng)目的十大選定合作商之一。

此前,德國(guó)聯(lián)邦教育和研究部 (BMBF) 基于能源危機(jī)背景下,核聚變是解決人類所有能源問題的巨大機(jī)會(huì)。為此推出了名為FUSION 2040的研究項(xiàng)目,該項(xiàng)目旨在為2040年在德國(guó)建造第一座聚變發(fā)電廠鋪平道路。

78.3億!這一激光大廠參與國(guó)家級(jí)項(xiàng)目

德國(guó)聯(lián)邦研究部長(zhǎng)曾表示:我們希望建立一個(gè)由工業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)和科學(xué)組成的核聚變生態(tài)系統(tǒng),以便盡快在德國(guó)建立核聚變發(fā)電廠。

據(jù)了解,去年9月時(shí)德國(guó)聯(lián)邦研究部長(zhǎng)便宣布,德國(guó)將大幅增加核聚變研究經(jīng)費(fèi),未來(lái)五年將額外投入3.7億歐元(折合人民幣約28.96億元)。

目前,加上已經(jīng)撥給研究機(jī)構(gòu)的資金,預(yù)計(jì)到2028年,BMBF將為核聚變研究提供超過10億歐元(折合人民幣約78.3億元)的資金。

而本次Laseroptik參與的PriFUSIO研究項(xiàng)目是FUSION 2040——聚變發(fā)電廠研究計(jì)劃其中的一部分,資助編號(hào)為13F1000I。相關(guān)信息顯示該項(xiàng)目主要由弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所 (ILT) 領(lǐng)導(dǎo),主要描述了面向未來(lái)、氣候中性的聚變發(fā)電廠關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)開發(fā)。

眾所周知,Laseroptik是德國(guó)通快和coherent等激光巨頭的優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商,其主要是一家生產(chǎn)從紫外到紅外的高LIDT激光光學(xué)器件和鍍膜產(chǎn)品的制造商,擁有40多臺(tái)鍍膜機(jī)和7種不同的鍍膜方法,如磁控濺射和離子束濺射。

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Laseroptik的產(chǎn)品包括反射鏡、部分反射鏡、AR涂層、薄膜偏振片、復(fù)雜濾光片、啁啾反射鏡等。

在本次PriFUSIO研究項(xiàng)目中,Laseroptik的核心項(xiàng)目任務(wù)是開發(fā)新一代精確涂層、極其強(qiáng)大、可靠且經(jīng)濟(jì)高效的高端光學(xué)元件,未來(lái)用于IFE反應(yīng)堆的高性能激光器將在極端溫度下保持穩(wěn)定,從而可以永久運(yùn)行。

目前,該項(xiàng)目第一階段預(yù)計(jì)到2030年初,主要目的是推進(jìn)核聚變發(fā)電廠所需的技術(shù)、部件和材料。后續(xù)第二階段的重點(diǎn)則是將其融入發(fā)電廠設(shè)計(jì)。

一旦德國(guó)這一項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,激光驅(qū)動(dòng)慣性聚變能 (IFE) 即可全天候提供清潔安全的能源生產(chǎn)。一克聚變?nèi)剂峡梢援a(chǎn)生相當(dāng)于燃燒十一噸硬煤的能量,而且不會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)壽命、高放射性廢物,并且完全不會(huì)發(fā)生核熔毀。

除德國(guó)外,我國(guó)與美國(guó)亦在激光驅(qū)動(dòng)慣性聚變能這一研究領(lǐng)域進(jìn)行著深入的探索和研究。

我國(guó)在激光聚變領(lǐng)域的研究相對(duì)而言起步較晚,但發(fā)展迅速。其中,激光聚變研究單位包括中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心、上海激光等離子體研究所、上海光學(xué)精密機(jī)械研究所等。商業(yè)可控核聚變初創(chuàng)企業(yè)包括能量奇點(diǎn)、星環(huán)聚能、聚變新能、新奧集團(tuán)、翌曦科技等:

“神光”系列激光核聚變實(shí)驗(yàn)裝置是我國(guó)的代表性研究成果,其中“神光-Ⅲ”主機(jī)裝置于2015年建成,并全面達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),成為世界上投入運(yùn)行的第二大激光驅(qū)動(dòng)器,同時(shí)也是亞洲最大的高功率激光裝置;

中國(guó)目前正在建造功率更高的“神光”Ⅳ號(hào)裝置。

美國(guó)在激光聚變領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先水平,相關(guān)的研究單位和企業(yè)包括羅切斯特大學(xué)、勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)、科羅拉多州立大學(xué)、Xcimer Energy、LongView、Blue Laser Fusion(藍(lán)色激光聚變)等:

美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置(NIF)是全球最大的激光器聚變裝置,于2009年建成,并在2022年實(shí)現(xiàn)了熱核聚變點(diǎn)火,截止至目前,NIF已經(jīng)實(shí)現(xiàn)4次點(diǎn)火成功。

2024年,Longview宣布與Fluor達(dá)成重要協(xié)議,依據(jù)與美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置(NIF)相同的能量增益核聚變方法,攜手打造一座具有劃時(shí)代意義的能源工廠,共同設(shè)計(jì)世界上第一座商用激光聚變發(fā)電站。

Blue Laser Fusion目前專注于開發(fā)一種前沿的高功率激光技術(shù),旨在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且高效的核聚變發(fā)電。根據(jù)公司的規(guī)劃,他們預(yù)計(jì)將于2025年完成首個(gè)原型的打造,并爭(zhēng)取在2030年左右在日本或美國(guó)建成一座10億瓦的核聚變發(fā)電反應(yīng)堆,從而實(shí)現(xiàn)激光核聚變技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。

除中國(guó)、美國(guó)與德國(guó)外,日本、英國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)家也在激光聚變領(lǐng)域進(jìn)行著相關(guān)研究和探索。

去年4月,日本發(fā)布了首份核聚變能源國(guó)家戰(zhàn)略,概述了其在2050年左右將該技術(shù)商業(yè)化的目標(biāo),并支持初創(chuàng)企業(yè)和其他進(jìn)入該領(lǐng)域的企業(yè)。

78.3億!這一激光大廠參與國(guó)家級(jí)項(xiàng)目

全球核聚變項(xiàng)目數(shù)量各國(guó)分布

圖源:the Fusion Industry Association

據(jù)聚變工業(yè)協(xié)會(huì)報(bào)告數(shù)據(jù)顯示,截至2023年7月,全球已有43家公司投身于核聚變研究,共吸引了62億美元的投資,比去年增加了14億美元。