国际热核聚变实验堆（ITER）是一个实验性核聚变动力反应堆。图片来源：ITER

核聚变有望提供无限的能量，但在此之前，全球必须从零开始供应大量浓缩锂燃料。

专注核聚变研究的英国伍德拉夫科学有限公司的Samuel Ward表示：“目前最大的技术缺口之一是浓缩阶段，也就是对特定类型锂的富集过程。我们尚未拥有一个可规模化生产未来核聚变电站所需燃料的解决方案。”

锂是目前研发的最常见核聚变技术的关键燃料，该技术通过将两种不同形式的氢融合在一起产生能量。锂的稀有同位素锂-6仅占天然锂总量的7.5%，却是维持核聚变过程效率最高的材料。因此，大多数核聚变发电方案都依赖“浓缩锂”，其中锂-6的含量需提升至总量的50%以上，有时甚至高达90%。

Ward和同事分析发现，仅一座示范核聚变电站就需要10至100吨浓缩锂来启动和维持运行。而每一座新上线的示范电站都将增加这一需求。

首座此类电站预计2040年左右才能建成，这为全球浓缩更多锂提供了时间，但浓缩计划需要迅速推进。有报告指出，当前锂-6的供应量“几乎为零”。美国政府为支持核武器生产，曾在1952年至1963年间生产了约442吨浓缩锂。然而，该过程依赖有毒的汞，对环境造成了严重污染，以至于数十年后仍在清除损害。

美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室的Egemen Kolemen表示，如今的需求已从核武器所需的少量高浓缩锂，转变为核聚变所需的大量低浓缩锂。

为支持早期核聚变发电，Ward团队提出了一种仍依赖于汞的更现代化、更清洁的浓缩工艺流程。相关研究成果6月5日发表于《焦耳》。

去年，德国政府为一个项目提供了资金，后者旨在扩大这种锂浓缩的规模并使其具备成本效益。参与该项目的德国咨询公司“汞解决方案”的Michael Franck说：“我们计划于2028年在卡尔斯鲁厄启动首座锂浓缩厂。”

参与该项目的德国卡尔斯鲁厄理工学院的Thomas Giegerich表示：“在短期和中期内，唯一能提供足够浓缩锂的方法是基于汞的工艺。”然而，这种工艺仍不足以满足数百或数千座商业核聚变电站的最终需求。

美国突破研究所的Adam Stein表示：“业界普遍认为，基于汞的工艺无法持续支持大规模核聚变能源部署。”

一些无汞浓缩方法正在研究中，但近期尚无法投入使用。英国原子能管理局也一直在资助开发更清洁的锂浓缩工艺，比如利用微生物高效分离锂-6。(文章来源自：中国科学报）