PSI 能源转型技术:储能、合成燃料、核能与聚变
PSI 正在推进能源转型技术,涵盖可再生能源储能、合成燃料、核能安全与聚变。Sarbajit Banerjee 团队研究基于工业废料等可持续原料的新型电池,Emiliana Fabbri 团队开发更环保廉价的电解制氢膜,PSI 与 Metafuels 合作的 Aerobrew 示范厂自 2026 年 8 月起在 PSI 园区进行真实工况测试。
PSI 正在推进能源转型技术,涵盖可再生能源储能、合成燃料、核能安全与聚变。Sarbajit Banerjee 团队研究基于工业废料等可持续原料的新型电池,Emiliana Fabbri 团队开发更环保廉价的电解制氢膜,PSI 与 Metafuels 合作的 Aerobrew 示范厂自 2026 年 8 月起在 PSI 园区进行真实工况测试。
Wendelstein 7-X 于 9 月中旬启动 OP2.4 实验运行,将持续到 12 月中旬,来自全球的 100 多名科学家(含约 20 个欧洲实验室)参与。
推荐理由:原文列出了本次运行的三大物理目标和长脉冲具体指标,可据此了解仿星器路线的近期攻关重点。
美国能源部(DOE)宣布 9 位科学家获得 2026 年 Ernest Orlando Lawrence 奖,Fermilab 的 Charles "Chris" Polly 凭借 Muon g-2 实验中反常磁矩的精密测量获高能物理奖。
ABS 与美国能源部核能办公室(DOE-NE)签署备忘录,推进海上商用核技术应用,涵盖浮动核电站、核动力船舶及港口、船厂场景。ABS 将编制浮动核电与核运输走廊的概念与可行性研究,提供技术、监管、经济与政策支持,并与美国海事局(MARAD)的美国海事创新中心协调相关工作。
Arizona State University、Purdue University 与 University of Tennessee, Knoxville 三所公立研究型大学组建 New Nuclear Academic Consortium(NNAC),以应对小型模块化反应堆和微堆兴起带来的核工程人才短缺。
亚利桑那州立大学(ASU)核工程副教授 Keith Holbert 表示,AI 数据中心的巨大用电需求正推动核电重回美国能源讨论,美国正经历 25 年来最强劲的持续电力需求增长。技术上,近期进展包括轻水小型模块化反应堆(SMR)与第四代钠冷、高温气冷、熔盐堆,Natrium 反应堆设计通过储热可在傍晚光伏出力下降时提升出力。核废料总量相比其他能源形式很小,长期处理更多是政治而非技术问题。
德国 SPRIND 与 BMFTR 推出里程碑式聚变计划,作为传统科研资助的补充,支持企业尽快建成德国首座聚变电站。资金来自德国基础设施与气候中和特别基金(SVIK),至2029年共5亿欧元(5.6亿美元),此后公共资助预计增至最多25亿欧元(28亿美元);每家参与企业的最终里程碑是提交聚变示范电站的技术设计报告(TDR)。
Journal of Nuclear Materials 报道了 RF 磁控溅射在不同 D₂/Ar 比下共沉积硼膜的氘滞留研究,作者为 Artem M. Dmitriev 等。文章给出不同 D₂/Ar 比条件下硼膜的氘滞留结果,用于评估聚变装置壁材料的氘滞留行为。
DOE 与 ABS 于 10 月 13 日签署谅解备忘录,探索先进核技术在商业海事领域的应用,包括核动力船舶与海上浮动核电站。协议将开展概念与可行性研究,涵盖海上核运输走廊、港口与造船基础设施,并由 ABS 共同管理海上核应用研究组(MNAG)。协议未指定具体反应堆设计、船舶项目或建造时间表,重点在于评估技术、监管、经济与政策可行性。
Startorus 的磁体创下磁场变化纪录。原文正文未能加载,未提供该纪录的具体参数与细节。
STEP Fusion 计划在 West Burton 取得进展,为英国 East Midlands 带来 25 亿英镑聚变能源项目,推进英国原型聚变装置建设。该计划 2025/26 年度与 371 家英国供应商合作,80% 支出留在国内,强化英国制造业与供应链。
TU Wien 研究人员发现,用于 PEM 电解水的钛双极板上,24 纳米厚的铂镀层在电化学应力后基本保持完整并维持良好导电性,相比工业常用的 200 纳米镀层可减少约 88% 的铂用量。8 纳米镀层则出现明显缺陷,更多钛、铂离子进入电解液。研究者指出最佳厚度还取决于镀层制造工艺与表面覆盖均匀度,双极板可占系统总成本的 30%。
美国加州海上核能公司 Bluecore Energy 宣布从 WMC 采购丰度为 4.95% 铀-235 的六氟化铀,目前存放于加州境外的一座美国核燃料设施,采购量未披露。
Nature Physics 发文指出,数字孪生有望改变聚变等离子体的预测、设计与控制方式,但实现这一前景需要多保真度框架,系统地结合不完美的模型与数据并量化不确定性。文章于 10 月 14 日在线发表(doi:10.1038/s41567-026-03485-z)。
论文用紧束缚晶格模型加唯象层间隧穿,自洽求解扭转双层铜氧化物的超导能隙方程,扫描扭转角、填充ν、隧穿强度g0与温度,得到含TRSB与TRS多种相的相图。
作者在每个格点定义dx2−y2波函数并计算轨道重叠,得到含变号的层间隧穿振幅,直接隧穿项随扭转角呈cos2θ依赖,在45°处因正负贡献相消而为零,且长程隧穿在接近45°时往往超过直接隧穿。
南开大学研究团队基于第一性原理计算提出,在空穴掺杂La2-xSrxCuO4中Sr掺杂剂倾向于形成二聚体而非孤立分布,该趋势同样适用于Na掺杂Ca2CuO2Cl2和电子型Nd2-xCexCuO4。
印度科学理工学院(IISc)研究者结合量子力学模拟与机器学习,将铜催化剂上CO2加氢的反应网络从152个反应扩展到9389个,成果发表于Nature Communications。
中国正成为全球科研强国:1978 年中国研究人员在国际期刊发表的论文不足 120 篇、仅占全球 0.02%,如今其高校与研究机构首次登上 Nature Index 榜首,并在核能、合成生物学等数十项关键技术研究上占据主导。
Physical Review B 发表论文,作者 Maitrayee Ghosh 等人用第一性原理和机器学习分子动力学研究温稠密物质条件下碳氢流体中金刚石的存留问题。文章指出在 Neptune、Uranus 等冰巨星内部以及惯性约束聚变靶中,极端压强和温度条件会显著影响化学反应,其中碳氢流体中可能析出金刚石的现象尤为引人关注。
国家核安全局批准江苏徐圩核能供热发电厂一期工程3号机组(高温气冷堆)安全设计准则,这是我国首个获批的小型核动力反应堆安全设计准则,由清华大学核研院作为技术责任单位及核岛设计方编制。
推荐理由:原文梳理了安全设计准则的编制背景、主要内容和监管意义,可理解我国对小型核动力堆审评路径的制度设计。
Google 于 10 月 13 日发布 Gemini 4 Argon,其生成的量子算法 arcsin 子程序相比已发表的 quantum CORDIC 实现时空成本降低 100 倍以上。
ANS Nuclear News 评论指出,过去 18 个月 Trump 政府在核能政策上密集推进 Part 53、DOE Reactor Pilot Program、国内浓缩与 HALEU、Nuclear Lifecycle Innovation Campuses 等改革,今年夏天已有四个先进堆项目在 DOE 授权下达到临界。
INFN 与 Springer Nature 合办的第十四届 Erice 国际科学传播与新闻学校于 10 月 13 日在西西里 Ettore Majorana 科学文化中心闭幕,主题为“Energy for a sustainable future”,每年提供 20 个奖学金名额。
美国船级社(ABS)与美国能源部(DOE)核能办公室签署谅解备忘录,推进海上商用核技术,覆盖浮动式核电、核动力船舶及配套港口、船厂与工业基础建设。
Xcimer、Zap Energy 和 Commonwealth Fusion Systems 三家参与 DOE Milestone 计划的聚变公司分别公布最新进展。
PSI 研究人员用其开发的 PXCT 三维成像技术,以纳米分辨率检测核电站实际在役燃料棒锆合金包壳的腐蚀氧化层,发现氧化层在运行多年后仍保持密度并保持密封,可辨识小至 80 纳米的孔隙。
推荐理由:论文对比了在役与高压釜样品的氧化层密度,说明常规非放样品测试结果可信。
美国 DOE Genesis Mission Phase II 资助的项目将为 Commonwealth Fusion Systems(CFS)在建的 SPARC 托卡马克构建数字孪生,目标在 20 分钟内预测一次完整等离子体脉冲,该时长为开发目标而非已验证性能。
天文学家结合NASA X射线望远镜Swift与射电观测,发现NGC 1275中心的超大质量黑洞在X射线耀发约300天后出现射电喷流,为吸积盘与喷流耦合研究提供了证据。
ITER 志愿者本月在法国 Fête de la Science 活动的 Villeneuve-Loubet、Manosque 和 Marseille 三地展台开展聚变科普,活动共吸引约 15,000 名访客。
ITER 科学家 Francesca Poli 于 6 月被任命为《Nuclear Fusion》主编,接替 2021 至 2026 年任职的 Francesco Romanelli 教授。该刊由 IAEA 自 1960 年出版,现每月发行,年投稿量约 1,000 篇,较 2020 年代初增长 50%。Poli 此前在编委会任职六年,并将在 ITER 开发等离子体模拟器。
ITER Organization 宣布第四届 ITER Public-Private Fusion Workshop 将于 4 月 12 至 13 日在 ITER 总部举行,主题为 "United by Fusion: Shared Challenges, Joint Solutions",由副总干事兼首席科学家 Alain Bécoulet 负责两天议程。
NASA与美国能源部(DOE)于10月8日签署题为加速美国在太空核动力与推进领域领导力的谅解备忘录,11月1日生效,建立覆盖太空核技术全链条的合作框架。NASA计划2028年底发射被称为人类首艘裂变动力行星际飞船的SR-1 Freedom,在代号SkyFall的火星任务中演示核电动推进,反应堆在起飞48小时后启动,并部署三架Ingenuity级直升机勘察着陆点与地下水。
Fermilab 启动 MAGNet Environment Simulator(MAGNES),由 DOE 聚变办公室与高能物理、核物理办公室共同资助,用于测试未来聚变反应堆超导电缆在强磁场下的性能。
推荐理由:原文给出了15特斯拉场强、10万安培电流与2028年首测时间表,可据此判断该测试平台的定位与进度。
英国国家核实验室(UKNNL)发布未来五年战略计划,提出 Future Energy、Fuel、Fleet Support、Plutonium Science、Environmental Restoration and Health 五项科学使命,以科学、创新与自主能力支撑英国核能目标。
Hitachi 与 QST 于 2025 年 3 月完成 ITER 偏滤器外垂直靶的第二件全尺寸原型,其高热负荷样品于 7 月 23 日通过 ITER Organization 的认证测试。
推荐理由:原文给出偏滤器靶板的热负荷、电磁力与加工精度要求,可理解该部件的制造难点。
论文用 Vlasov–Poisson 模型研究束流注入等离子体触发的 bump-on-tail 不稳定性,通过优化束流波形降低等离子体总电能。作者系统比较了 L-BFGS-B、Basinhopping、贝叶斯优化、CMA-ES、PSO 和 DE 等算法,发现种群类方法表现最佳,梯度信息常起误导作用,贝叶斯优化在高维下表现不佳。
中国科学院深圳先进技术研究院王博、于涛团队设计出空间区室化人造光合水凝胶微球,将光能捕获、微生物固碳和产物合成集成于一体,成果发表于《美国化学会志》。微球以海藻酸钠和羧甲基纤维素为基质、直径约4毫米,外壳分散COF/Pt/Cr2O3光催化剂,内核嵌碳化三聚氰胺泡沫为伍氏醋酸杆菌遮光。
美国核管理委员会(NRC)发布 Project Matador 草案环境评估,工作人员建议在安全评估通过后批准 Fermi America 四台 Westinghouse AP1000 反应堆的联合许可,申请提交仅 15 个月。
PPPL 物理学家 Delgado-Aparicio、Ono 和 Menard 在 Physical Review Letters 发表研究,扩展了 Lawson 判据,纳入氦灰积累、等离子体污染、同步辐射和热损失四个因素,提出先加热等离子体再提高密度可能比先增密度更省能量地达到点火。