2024年世界聚变展望报告

国际原子能机构2024年世界聚变展望 前 言 “聚变能的历程见证人类智慧和毅力。” 今年，我还邀请了一批国际专家来确定了一系列聚变关键要素，为全世界的科学家、工程师、管理者、企业家、政策制定者和利益相关者提供中短期的全面路线图和宝贵的指导。 随着聚变能进入关键阶段，我们必须加强所有部门的努力：开发赋能技术和材料，加强公私合作模式，利用私营资本实现商业可行性，以及培养一支全球性职工队伍。聚变能不仅需要系列广泛的专门知识，还需要从技术工人到法律、政策和沟通方面的专业人员，他们都将为全球经济做出贡献。 原子能机构总干事 拉斐尔·马里亚诺·格罗西 投资聚变能研究及其商业化有望带来巨大的经济效益，远远超过脱碳的潜力。聚变衍生技术可应用于医疗保健、空间推进、工业成像、地热钻探和核废物管理等领域，开辟能源生产以外的新商机。 今天，聚变能的发展势头已不可否认。受这一进展的启发，我去年推出了国际原子能机构《世界聚变展望》，作为跟踪聚变能最新发展的全球综合参考。这份出版物得到了积极反馈，我很欣慰。 随着我们对这项突破性技术错综复杂的各个方面的探索，我们坚定不移地决心：利用聚变能电力，建设一个可持续发展、繁荣与和平的世界。聚变时代不再只是一个愿望，而已成为我们触手可及的现实，我们将共同实现梦想。 聚变能的历程见证人类智慧和毅力。为了更好地支持这一历程，我设立了世界聚变能小组，作为专门促进跨领域协作的一项全球倡议。我们这个工作组不仅抱负远大，而且目标清晰，就是要加快聚变能的研究、发展、示范和应用。我们正通过汇聚工业界、政府、学术界和监管机构，团结一致追求共同目标，为一个有凝聚力的聚变能社区奠定基础。 今年的国际原子能机构《世界聚变展望》不仅仅是跟踪发展情况和主要成就，还重点介绍了新兴电厂概念、预计发展时间表、政策框架以及公共和私人投资趋势。报告还涵盖了研究成果指标，并提供了地区和部门展望。我相信，国际原子能机构《世界聚变展望》将继续成为能源、政策和研究部门利益相关方努力推动聚变能发展的宝贵导则。■ 在这项事业中，各国政府发挥着关键作用。战略性公共投资、强有力的政策支持和国际合作对于聚变能从实验室到电网的过渡至关重要。全球聚变社区的成功取决于这些坚持不懈的努力。我鼓励建立与风险相称的监管框架，务必清晰明确，以加快聚变能的发展并吸引对该部门的投资。 原子能机构总干事拉斐尔·马里亚诺·格罗西2024年3月在比利时演讲。 “从长远来看，聚变能的发展是一个潜在的转折点，也是实现和平与安全的可持续未来的重要手段。” 聚变能：史无前例的挑战、未来的机遇 我们很荣幸能够共同组织和主办世界聚变能小组首届部长级会议。这次活动体现了意大利政府对国际合作的支持，以及我们对技术进步的长期承诺：技术进步是发展、福祉和繁荣的关键推动力。 在当前地缘政治日益动荡的情况下，能源安全是优先事项。从政治角度看，聚变能具有应对这些挑战和确保能源独立的巨大潜力，同时还能缓解与化石燃料开采相关的地缘政治紧张局势。 意大利副总理兼外交与国际合作部部长安东尼奥·塔亚尼 意大利副总理兼外交与国际合作部部长安东尼奥·塔亚尼（图片来源：意大利政府）。 献。学术合作、教育和职业培训是核心，加上私营部门的参与，共同构成了我们对发展伙伴特别是非洲发展伙伴的新方案。这一立场也是意大利担任七国集团主席国和我们在欧洲层面的行动的核心。 意大利一直处于核能领域技术研究和创新的前沿，开发了首座核反应堆，意大利物理学家恩里科·费米由此奠定了现代核物理学的基础。 我想，世界上仍然缺乏高效电力基础设施的广大地区由此可以更好地使用电力。 “ 对 创 新 的核部门开发新技术可能是能源转型和应对气候变化道路上的重要一步。核能已作为一种清洁能源纳入了欧洲联盟的分类法，我认为我们不能错过新一届欧洲立法机构启动带来的机会。为了减少对化石燃料的依赖，我们必须考虑多样化的能源结构，其中聚变电力与可再生能源、氢和小型模块堆等新兴核技术共存。这也将对能源费用产生积极影响，提高我们的企业竞争力，促进经济增长。 推动和投资的增加即将使聚变能成为现实。” 这一点非常重要，因为核能和聚变能的新时代有赖于年轻的科学家和工程师尽其所能地努力奋斗。 前路漫漫，错综复杂，而且风险很大。我们必须意识到，我们今天的选择将决定未来世界的社会、经济和地缘政治格局。 让我们共同努力，为后代创造美好未来。■ 换言之，从长远来看，聚变能的发展是一个潜在的转折点，也是实现和平与安全的可持续未来的重要手段。 对创新的推动和投资的增加即将使聚变能成为现实。意大利希望凭借众多公共和私营实体的专门技术，继续走在这一领域的前列。 如今，我们的国家新技术、能源和可持续经济发展局（新技术、能源和可持续经济发展局）是聚变能领域的牵头研究机构，其位于弗拉斯卡蒂的研究中心是公共、私营和学术部门之间良性合作的一个明显范例。 其关键是在技术、科学和资金方面的努力。促进国际合作和公私合作模式至关重要，目的是汇集急需的巨额投资，并将先进的基础设施和高度专业化的专门知识投入共同使用。这也是世界聚变能小组的目标，该小组将在防止这项科学工作变成新的地缘政治竞技场方面发挥至关重要的作用。 我还想到了我们的领先能源公司，是它们使我们的创新努力超越了国界，参与了许多革新型项目。 意 大 利 愿 意 分 享 其 专 门 知识，为大幅缩小工业化国家与发展中国家之间的知识差距做出贡 我们都认识到，需要为气候变化和能源安全等全球挑战找到永久解决方案。为了实现这一目标，我们必须铺就一条坚实的脱碳道路，考虑我们在气候、能源和环境政策方面的现有承诺。这包括到2050年实现温室气体净零排放，将全球温升幅度限制在1.5摄氏度以内。与此同时，我们需要以侧重于净零排放、循环经济和气候适应能力的方式实现经济和社会体系转型，同时确保可持续的包容性增长，强化经济并加快能源转型。 成功的聚变能生产可带来巨大的社会、环境和经济效益，是一种潜在的零排放、安全可靠且几乎无限的清洁能源。未来聚变电厂的商业化前景促使各国政府、欧洲联盟和世界各地公司资助的大型研究计划会在未来十年内开发示范设施。国际合作将加速聚变技术的开发和验证，更加需要全球参与解决研究挑战，开发国际供应链和职工队伍。 全球聚变能部门正在大踏步加速发展，越来越多的私营公司从事磁约束和惯性约束聚变开发或者混合方案的制订，吸引了来自私营实体和政府的大量投资。一些公司计划在2040年至2050年间建造能够发电的聚变电厂，早于公共研究计划设想的本世纪中叶。未来几年，国际热核实验堆将在调试、等离子体假想方案、氚管理和核问题、电厂安全和利用率、远程操作、动力排气和放射性废物管理等方面提供宝贵 在应对全球气候和环境危机的政策制定过程中，值得重申科学驱动方案的重要性。这就需要采用中立的技术方案，探索各种解决办法，以满足全球日益增长的能源需求，促进可持续发展。 聚变能有可能为这一挑战提供永久解决方案。 意大利环境与能源安全部部长吉尔伯托·皮切托·弗拉廷（图片来源：意大利政府）。 “我们都认识到，需要为气候变化和能源安全等全球挑战找到永久解决方案。” 2023年9月21日，我建立了国家可持续核能平台，让核领域的主要科学组织和公司承担起制定可能路线图的任务，重新考虑将核电生产作为意大利能源结构中一种可交付的脱碳能源。这个平台评定了将促成意大利自2035年起启用核能的公用事业和可行性，目标是支持可再生能源的全面部署，同时重点关注聚变能的研究与发展及中长期部署。 结果，意大利国家能源和气候计划根据国家可持续核能平台的核数据和分析，重新考虑将核能作为意大利能源结构的一部分，其中纳入可持续的裂变技术（如小型模块堆、先进模块堆和微型反应堆），同时包括聚变能从2050年左右开始可能做出的贡献。 意大利环境与能源安全部部长吉尔伯托·皮切托·弗拉廷 虽然意大利在近 40 年前就停止了核能生产，但公共研究实体和相关行业仍在继续投资和发展核技术研究，包括聚变能。因此，意大利现在可以利用其研究组织、学术界、公司和成熟产业现有的技术专门知识和能力，打造一个强大的聚变产业，作为有紧密协调的国家框架的一部分。 意大利政府致力于发展聚变能科学技术。在环境与能源安全部的指导下，意大利国家新技术、能源和可持续经济发展局（新技术、能源和可持续经济发展局）已为促进聚变技术进步协调了21个国家合作伙伴，包括研究实体、大学和龙头企业。意大利公司经确定的国际热核实验堆系统和部件开发合同超过15亿欧元，包括筹备国际热核实验堆的运行及其下一步工作。 的见解。国际热核实验堆项目已提供了聚变电力生产电厂部件和子系统的诸多建造技术相关信息。最近，国际热核实验堆宣布计划扩大其公私合作模式的方案，让私营部门公司参加聚变倡议，让积极参与聚变电厂开发的公司、最终用户、供应链、大学和研究中心参与进来。国际热核实验堆项目以及新装置的开发突出表明，从设计过程一开始就需要供应链参与进来，方能优化经验和技能。 最近，国有企业RSE也开始从事惯性约束聚变材料开发；凭借这项专门知识，RSE正在成为聚变能开发领域的重要国际合作伙伴。 在意大利担任主席国的七国集团峰会期间，七个成员国的领导人回顾了《七国集团气候、能源和环境部长会议公报》（都灵公报）中的承诺，将聚变能列入应对全球挑战的合作领域，并承诺建立七国集团聚变能工作组。这进一步表明，人们日益认识到聚变能在实现长期能源安全和气候目标方面的重要作用。 意大利拥有多座聚变实验研究设施，包括罗马附近弗拉斯卡蒂和亚平宁山脉北部布拉西莫尼的新技术、能源和可持续经济发展局研究中心、帕多瓦的RFX联合体以及米兰的国家研究委员会等离子体科学技术研究所。这些设施都极大地促进了聚变能领 观 点 域的科学进步。新的偏滤器托卡马克试验研究设施正在弗拉斯卡蒂的新技术、能源和可持续经济发展局研究中心建造，这是新技术、能源和可持续经济发展局、能源公司—埃尼公司以及意大利各研究所和大学组成的公私联合体的一部分，目的是为未来的聚变设施验证偏滤器技术。 意大利拥有几乎独一无二的科学、技术、工程和工业技能组合，这使其能够在意大利和欧洲聚变设施的开发和建造中发挥领导作用。 为此，意大利很荣幸能够共同主办世界聚变能小组首届部长级会议。该小组将在这一关键时刻发挥催化剂的作用，这一时刻的团结一致努力对于快速推动聚变能的发展至关重要。随着全球追求聚变能的势头日盛，这项技术为未来提供丰富、清洁和可持续能源解决方案的潜力也日益明显，七国集团认识到了这一点。聚变领域最近的突破引发了各利益相关方的极大兴趣和投资。 埃尼公司是第一批投资聚变技术的能源公司之一，早在2018年便成为联邦聚变系统公司的战略股东，旨在加速聚变产业化。 为了找到验证聚变能可行性方面的其余挑战的解决方案，我们必须通过寻找加强研究与发展的新伙伴关系，鼓励公私合作模式，推动聚变发展创新和资源共享，来拓展国际合作的范围。 “气候公约”缔约方大会第29届会议前夕在意大利举行的世界聚变能小组成立会议是全球寻求先进能源解决方案的关键时刻。会议旨在最大限度地扩大聚变能讨论在更广泛国际气候谈判框架内的影响力和知名度。世界聚变能小组不仅将强调聚变能科学进步的重要性，还将促进这一变革性技术的国际合作与投资，目标是在塑造能源未来、确保实现全球气候目标、确保长期可持续能源生产方面发挥关键作用。 随着聚变从一项科学事业走向产业现实，但同时还有技术空白需努力填补，我们必须继续支持全球聚变事业迄今为止特有的协作和基础设施共享这一积极氛围。为了促成有效的技术转让并支持聚变市场的全球增长，需要具备针对聚变电厂工艺和产品的明晰的知识产权框架。 同时，我想强调制定新监管方案的重要性，目的是确保与聚变非常有限的危害成比例的高水平安全。这些方案应考虑到这项新兴技术的创新性，以便能够安全部署和运行聚变电厂。各国政府、原子能机构和各安全主管部门之间的国际协作对于聚变前沿国家之间的监管协调方案至关重要，将为聚变部门提供其所需的可预测性和