英国和加拿大最近就一项联合研究计划达成一致，旨在解决核聚变行业中一个较为棘手的问题：如何有效生产和加工氚，这是一种对未来核聚变工厂至关重要的稀有氢同位素。
由于对清洁而充足的新能源的追求，各国政府以及私人资本纷纷投资于法国南部的国际热核聚变实验反应堆（ITER）项目，并向各类迅速崛起的私营聚变公司输送资金，总投资达到了约200亿欧元。
但这些项目一旦启动，多数将依赖氚作为关键材料，而天然的氚存量非常有限。
英国原子能管理局（UKAEA）聚变技术部主任 Stephen Wheeler 如是表示，全球氚的存量估计仅有25-30公斤，价格高达每克30,000至40,000美元。
他说道：“这是未来核聚变需要面临的一大挑战。一个发电站在调试和启动阶段可能需要多达10公斤的氚。”
考虑到氚短缺可能迅速成为一个问题，英国原子能管理局与加拿大核实验室（CNL）达成了合作关系，共同研究在聚变过程中生成、回收及纯化氚的新技术，确保未来工厂不会面临氚资源枯竭的风险。相关的联合研发和人员交流项目也已经提上日程。
聚变行业希望通过开发一种名为“增殖毯”的技术来缓解氚短缺的问题，这种技术利用锂包覆材料，在接受聚变反应产生的高能中子轰击时能够产生氚。
换言之，一旦聚变反应启动并稳定运作，理论上它应能自产所需燃料。
CNL的氢氚技术部门负责人伊恩·卡斯蒂略比喻说，启动这个反应就像是启动汽车的电池，“一旦过去了，理论上就解决了问题。”
然而，他认真补充说，尽管物理原理已经被证实，实际上全尺寸的增殖毯演示尚未完成，而有计划的稳定增殖和提取周期以持续供电还面临重大挑战。
卡斯蒂略还指出：“一大挑战是，能否从这种增殖毯中高效提取出氚，清除所有污染物，回收并重新投入到反应堆中，同时保持适当的温度和压力？”
UKAEA目前正在进行两个新项目，测试聚变过程的这一关键部分。其中，锂增殖氚创新项目（LIBRTI）将测试增殖材料，而H3AT项目则专注于模拟捕获、纯化氚并将其重新注入聚变反应的过程。氚的管理过程非常复杂，H3AT项目需要一座四层楼的设施来处理100克放射性同位素，预计将成为全球最大的此类设施。
尽管聚变工业能够解决氚的增殖和回收问题，Wheeler仍然认为氚“将是一种极其珍贵的商品”。由于即使是成功的氚增殖过程也可能只能产生有限的物质，聚变工厂仍需依赖其他来源确保启动所需的氚供应。而此处，加拿大则占据了独特优势，作为世界主要的氚生产国之一，尤其是其Candu型裂变反应堆在收集氚方面具有独特优势。
卡斯蒂略强调，如果核聚变技术成功，加拿大有望成为全球领先的氚供应国。对此他表示：“这绝对会引起一种地缘政治动态。”
随着世界对能源安全的关注日益提升，加拿大政府已经承诺翻新多座Candu反应堆，希望确保至2070年代能够继续运转，从而避免氚供应面临短缺的局面。对此，卡斯蒂略表示：“这有可能成为改变游戏规则的一步。氚生产能力将得以保留。”
此外，为了探索在全球范围内推广这一技术，英国还与美国建立了聚变研发合作伙伴关系，并致力于标准化全球聚变技术的监管标准。卡斯蒂略表示，这将极大地对加拿大加入这一领导地位有所帮助。
即便存在诸多挑战和不确定性，氚的前景和其在全球能源市场中的地位不容小觑，特别是考虑到聚变技术可能即将迎来的突破。
原文链接：https://sciencebusiness.net/news/uk-and-canada-team-solve-nuclear-fusion-fuel-shortage
