美国能源部批准Xcimer Energy聚变电站设计方案

总部位于科罗拉多州的聚变能源公司Xcimer Energy于6月10日宣布，美国能源部（DOE）已批准该公司商业聚变电站的预概念技术设计方案。

能源部同时支持Xcimer能源为其"雅典娜"（Athena）参考架构所制定的开发路线图。雅典娜是该公司计划部署的聚变电站机群的基础架构。Xcimer表示，此次获批是公司发展历程中的重要里程碑，并在新闻稿中指出，这一结果"使Xcimer跻身聚变能源商业化的领跑者行列，也标志着业界迄今为止针对私营企业研发的聚变电站架构所进行的最为全面的政府审查之一"。

Xcimer还表示，能源部对设计方案与开发路线图的双重认可，"体现了公司在DOE聚变里程碑开发计划框架下取得的持续进展，也验证了Xcimer将实验室聚变突破转化为可商业部署能源系统的路线图的可行性"。

能源部于6月9日发布了正式版《聚变科学与技术路线图》，将其定位为一项国家战略，旨在"以史上最快速、最负责任的时间表推动聚变能源的研发与商业化进程"。

能源部科学副部长达里奥·吉尔博士表示："聚变能源已进入一个由卓越科学进步与公私合作动能共同定义的新纪元。有了这份路线图，我们现在拥有了将聚变承诺转化为美国人民现实的清晰方向、协调机制和持续承诺。"

Xcimer成立于2022年，上周在美国核学会（ANS）于丹佛举办的会议上正式亮相。该公司向能源部提交的申请文件长达724页，"为审核人员提供了对电站性能目标、经济效益、系统级工程要求、安全与环境分析，以及实现商业聚变发电所需技术开发路径的详细评估"。

Xcimer表示，雅典娜架构专为持续运行而设计，"将公司专有的准分子激光平台与靶丸输送、聚变腔室、氚增殖和发电系统相整合，从设计之初便面向工业规模量身打造"。

Xcimer Energy首席执行官、首席科学官兼联合创始人科纳·加洛韦表示："激光聚变面临的问题已不再是物理原理是否可行，而是我们能以多快的速度实现产业化。能源部对雅典娜设计的认可，既体现了我们技术路线的实力，也证明了我们按照雄心勃勃的商业化路线图付诸执行的能力。"

此次里程碑的达成，恰在Xcimer宣布其原型激光系统"凤凰"（Phoenix）正式投入运行一周之后。凤凰系统被认为是目前全球最大的私有激光系统，代表着该公司商业化激光聚变的原型验证平台。

凤凰系统坐落于Xcimer位于丹佛、占地约6900平方米的激光研究设施内。该公司将凤凰系统定义为"一种非常规聚变架构的概念验证平台：采用氪氟（KrF）准分子激光，利用受激布里渊散射（SBS）技术将微秒级脉冲压缩至聚变所需的纳秒级时间尺度。凤凰系统旨在演示准分子放大与SBS脉冲压缩的端到端集成操作"。

Xcimer官员表示，公司正在针对"电站的真实运行需求"设计其系统，预期可"连续运行数十年"。公司高管认为，"长期经济性、可维护性、燃料循环成本和可靠性，最终将决定哪种聚变架构能够在商业上取得成功"。

Xcimer聚变腔室与电站设计副总裁苏萨娜·雷耶斯表示："具备商业竞争力的电站，与科学突破设施的面貌截然不同。我们将雅典娜设计为以最高1赫兹重复频率持续运行，采用液态壁腔室方案，通过屏蔽固态结构免受聚变反应辐射的侵害，在整个电站生命周期内最大化系统可用率。"

雷耶斯进一步解释道："其他聚变腔室设计面临部件更换难题的一个重要原因，是将固体材料置于中子通量所经之处，而我们的设计则完全避免了这一问题。熔盐帘幕能够吸收并缓和中子通量、增殖燃料并传导热量，且由于其流动特性，可实现自我持续更新。雅典娜从第一天起便围绕这一特性进行设计，这一选择深刻影响了材料选型、热管理、维护理念乃至经济性分析的方方面面。而Xcimer的激光架构正是这一设计得以实现的独特使能因素。"

里程碑基础上的聚变开发计划是能源部通过公私合作加速聚变能源商业化这一整体战略的重要组成部分。Xcimer是参与该计划的少数几家企业之一，各家公司正各自探索实现商业可行聚变发电的不同技术路径。

在技术经济目标方面，Xcimer官员表示，其架构目标是将激光成本压降至每焦耳100美元以下，同时实现腔室设计无需更换第一壁材料。

Q&A

Q1：Xcimer Energy的雅典娜聚变电站架构有什么技术特点？

A：雅典娜架构专为持续运行设计，核心特点是将专有准分子激光平台与靶丸输送、聚变腔室、氚增殖和发电系统一体化集成，面向工业规模打造。腔室采用液态壁设计，利用熔盐帘幕吸收中子通量、增殖燃料并传导热量，避免了固态第一壁的更换难题，最高可以1赫兹重复频率持续运行。

Q2：凤凰原型激光系统是什么？它的作用是什么？

A：凤凰是Xcimer Energy研发的原型激光系统，被认为是目前全球最大的私有激光系统，坐落于丹佛占地约6900平方米的专属设施内。它采用氪氟准分子激光结合受激布里渊散射技术，将微秒级脉冲压缩至聚变所需的纳秒级时间尺度，是验证激光聚变商业化路线可行性的关键概念验证平台。

Q3：美国能源部的聚变里程碑开发计划是什么？Xcimer处于哪个阶段？

A：里程碑基础上的聚变开发计划是美国能源部推动聚变能源商业化、促进公私合作的重要机制。Xcimer已完成计划第一个18个月预算期内的各项里程碑，并获得能源部对雅典娜设计及路线图的正式批准。下一阶段工作将包括全尺寸子系统测试、工程验证以及综合电站示范的前期准备。