美国发布新的聚变能战略计划

作者: 2014-12-11 14:27 来源:其他
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2014年10月10日,美国能源部聚变研究咨询委员会(FESAC)发布了未来10年(2015-2024年)美国国内聚变科学研究的战略计划草案[1],将于2015年1月提交国会。该草案宣布了未来10年在聚变研究方面将要资助的优先方向和可能的预算方案。此项为期十年的“2025愿景”计划,仅是聚变科学研究的开端,将为美国建设新的核聚变反应器打下良好的基础。其主要目的是:(1)使美国在燃烧等离子体科学和聚变发电的研究方面保持世界领先,也包括为ITER进行项目准备;(2)为美国核聚变能科学设施(聚变发电商业化至关重要的环节)提供科学和技术基础;(3)继续保持美国在等离子体科学、聚变相关技术以及其他能实现聚变能前景的相关领域的领先位置,并为未来聚变科学的发展培养人才。

一、优先方向

针对2025年的愿景,委员会提出了四条主要建议,包括:(1)燃烧等离子体的控制;(2)聚变预测建模;(3)核聚变科学(包括针对核聚变设施的等离子体约束、材料和氚燃料循环概念的理解等);(4)等离子体基础研究。

报告结合科学家在2009年《磁约束聚变能的研究需求》报告[2]提出的18个“战略出击”方向,针对18个方向中对“2025愿景”至关重要的方面,选择并制定了四个高优先级别的总体计划:

优先级1[3]

控制有害的瞬态事件:覆盖实验、理论和模拟研究,以更好的理解极具破坏力的瞬变并最大化的减小在类似ITER规模的系统发生的概率。

弥合等离子体和材料的接口:覆盖了实验、理论和模拟研究,以更好地理解和应对与长脉冲燃烧等离子体运行相关的等离子体—材料的相互作用。

优先级2:

经过实验验证的集成预测能力:将开发一种集成的“全设备”预测能力,并且将依赖于来自现存和未来建设的设施的测试数据。

核聚变科学子计划和设施:将采用一个集成的方法来应对与聚变发电相关的关键的科学和技术问题。

二、预算方案

报告提出了四种可行的预算情景:

情景1:适度增长的支持方案。以2014财年的实际拨款额(3.05亿美元)为基准,资助力度以每年4.1%的幅度增长。

情景2:与生活成本的增长保持一致。以2014财年的实际拨款额(3.05亿美元)为基准,资助力度以每年2.1%的幅度增长。

情景3:固定资助。以2014财年的实际拨款额(3.05亿美元)为基准,每年资助相同的金额用以支持核聚变科学的研究。

情景4:与生活成本的增长保持一致。以2015年的预算请求额(2.66亿美元)为基准,资助力度以每年2.1%的幅度增长。

2015-2024财年美国核聚变科学计划预算方案

图1  2015-2024财年美国核聚变科学计划预算方案

三、不同声音

该报告提议重组美国等离子体研究,尤其是减少等离子体物理基础研究的支持,更多关注未来动力反应堆技术发展。这意味着新的重点将转移到控制难以驾驭的等离子体、了解等离子体与反应器固体表面的相互作用以及提高建模与仿真能力上。这一建议引起了科学家的争议[4],他们认为“美国在核聚变和等离子体科学上的进步尚未成熟到足以令基础研究减少的程度”。规划在任何预算情况下都不应该削弱等离子体科学研究,应当在不消耗核聚变科学资源的情况下,增加经费来支持等离子体科学。报告还提出在现有散裂中子源场地建立新的装置,以测试未来反应器所需的抗中子材料。                         

(李泽霞  陈伟)


[1] Report On Strategic Planning: Priorities Assessment And Budget Scenarios. http://science.energy.gov/~/media/fes/fesac/pdf/2014/October/FESAC_Strategic_Panel_Report_Final_Draft_Oct_10_2014.pdf.

[2] Research Needs for Magnetic Fusion Energy Sciences. http://science.energy.gov/~/media/fes/pdf/workshop-reports/Res_needs_mag_fusion_report_june_2009.pdf.

[3] 优先级1高于优先级2,同一个优先级内,不分先后顺序。

[4] U.S. fusion plan draws blistering critique. http://news.sciencemag.org/physics/2014/10/u-s-fusion-plan-draws-blistering-critique.

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