在此之前,全球必须从零开始建立大量的浓缩锂燃料供应,核聚变有望提供近乎无限的能量。
英国伍德拉夫科学有限公司致力于核聚变 Ward说:“目前最大的技术缺口之一是浓缩阶段,即聚集特定类型的锂。我们还没有解决核聚变电厂未来需要的燃料可以大规模生产的问题。”
锂是目前开发的核聚变技术中最常见的关键燃料,通过将两种不同形式的氢气结合起来产生能量。金属锂的稀缺同位素锂-6仅占天然锂总数的7.5%,但却是保持核聚变过程效率最高的材料。所以核聚变发电方案大多依赖于“浓缩锂”,其中锂-6的含量需要提高到总数的50%以上,有时甚至高达90%。
Ward和同事分析发现,只有一个示范核聚变电厂——需要10到100吨浓缩锂启动并保持运行,才能为电网提供超越实验核聚变反应堆的净电力。每个新推出的示范工厂都会增加这种需求。
第一个这样的电厂估计要到2040年左右才能建成,这为世界上更多的锂集中提供了时间,但集中计划需要快速推进。有报道指出,目前锂-6的供应量几乎为零。美国确实有“库存”——为了支持核弹生产,政府在1952年至1963年生产了约442吨浓缩锂。然而,这一过程依赖于有毒的汞,对环境造成了严重的污染。几十年后,每个人仍然清除了它造成的伤害。
Egemen,美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室 Kolemen表示,今天的需求已经从核弹所需的少量高纯度浓缩锂转变为更大、更低纯度的核聚变浓缩锂。
Ward团队提出了一个现代化、更干净的浓缩过程,以支持初始核聚变发电,尽管它仍然依赖汞。相关研究成果于6月5日在焦耳发表。
去年,德国政府为一个项目提供资金,旨在扩大锂浓缩规模,使其具有成本效率。参与该项目的德国咨询公司的“汞解决方案” Franck说:2028年,我们计划在卡尔斯鲁厄开始第一家浓缩工厂。
Thomas参加了这个项目的德国卡尔斯鲁厄理工学院。 Giegerich说:“在短期和中期,唯一能够提供足够浓缩锂的就是基于汞的工艺。”然而,这一过程仍然不足以满足数百或数千个商业核聚变电厂的最终需求。
Adamam是美国突破研究所 Stein说:“业界普遍认为,基于汞的工艺不能持续支持大规模核聚变能源的部署。
一些无汞浓缩方法正在研究中,但最近不能投入使用。英国原子能管理局一直在资助开发更干净的锂浓缩技术,如利用微生物高效分离锂-6。
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