融合系统中的同位素生产

通过中子驱动的 transmutation 产生同位素的融合系统可以在达到能量破折点之前就已实现经济可行性。将仔细选取的料浆材料纳入堆芯后，融合系统即可同时产生电力和高价值同位素，从而拓展了可行概念的空间，显著增强了融合能源的经济价值，并支持加速采用路径。我们计算了这种共生产的价值，并基于净现值提出了新的经济破折点条件。在较低等离子体增益时，$Q_{\mathrm{plas}}\lesssim 1$，高价值 transmutation（如医学放射同位素）即可实现仅为瓦数到兆瓦级的纯 transmuter 融合系统：例如，一个 3 兆瓦系统将 ${}^{102}\mathrm{Ru}\rightarrow{}^{99}\mathrm{Mo}$ transmuter，可满足全球 ${}^{99}\mathrm{Mo}$ 需求，且 $Q_{\mathrm{plas}} \ll 1$。在较高增益 $Q_{\mathrm{plas}}\gtrsim 3$ 时，即可变得可行地产生电力。例如，融合堆中从汞中转化为金的共生产，可将经济可行所需的等离子体增益从 $Q_{\mathrm{plas}}\sim 10$-$100$ 降低到 $Q_{\mathrm{plas}}\sim 3$-$5$。我们进一步指出了通过非对称中子壁负荷来增强 transmutation 的技术。融合中子驱动的 transmutation 因此为在从小型瓦数至兆瓦级机器用于同位素生产，然后扩展到更大融合电站共生产电力和金提供了一条收益为正的路径，以实现太级尺度的能源部署。