惯性约束聚变:美国2021财年预算申请和2020财年预算批准

发布时间: 2020-02-20 11:06:53   作者:本站编辑   来源: Department of Energy FY 2021 Congressional Budget Request   浏览次数:

 

   

  210日,美国总统特朗普发布了政府的2021财年预算申请案,通过现代化美国的核威慑来增强国家安全是该预算强调的重要优先事项之一。为此,2021财年预算申请大幅增加了核武库的现代化和维持资金。

  美国能源部总预算为354亿美元,其中,国家核安全管理局(National Nuclear Security AdministrationNNSA)的总经费相比上一财年上涨18%,接近198亿美元,占能源部总预算的55%。用于资助国家核军工管理局的任务:维护核武库的安全性、安保性和有效性;降低全世界核扩散和核恐怖主义威胁;并向美海军航母和潜艇舰队提供核动力。

  美国国家核安全管理局2021财年的预算申请为197.71亿美元,与2020财年相比增加了18.36%30.65亿美元),其中武器研究Weapons Activities)预算156.02亿美元,与2020财年相比增加了25.25%31.44亿美元);防御、核不扩散Defense Nuclear Nonproliferation20.31亿,与2020财年相比减少了6.16%1.33亿),海军反应堆Naval Reactors16.84亿,与2020财年相比增加2.16%0.35亿美元);联邦政府的薪酬和开支(Federal Salaries and Expenses4.54亿,与2020财年相比增加4.44%0.19亿美元);

   

  1 2021财年美国国家核安全管理局预算请求

                                                                                                                                                                                                 (单位:亿美元)

 

 

    FY 2019 Enacted     

    FY2020 Enacted    

     FY2021 Request        

 FY2021Req vs FY2020 Ena     

$                       %

 Weapons Activities

111.00

124.57

156.02

31.44

25.25%

 Defense Nuclear Nonproliferation

19.30

21.64

20.31

-1.33

-6.16%

 Naval Reactors

17.88

16.48

16.84

0.35

2.16%

 Federal Salaries and Expenses

4.10

4.35

4.54

0.19

4.44%

Total, National Nuclear Security Administration

152.28

167.04

197.71

30.65

18.36%

 

  一、 2021财年惯性约束聚变计划财年预算申请

  按照旧的结构,2021财年的惯性约束聚变和高产额项目(Inertial Confinement Fusion and High Yield Program)预算申请5.67亿美元,与2020财年相比增加了202万美元,其中点火预算1.02亿美元,减少396万美元;诊断、低温和实验支持资金0.67亿美元,减少780万美元;脉冲功率惯性聚变研究878万美元,增加了21万美元;高能量密度等离子体研究综合项目0.12亿美元,增加了380万美金;装置运行与靶制作项目资金3.77亿美元,增加了977万。其中,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Lab LLNL)的国家点火装置(National Ignition FacilityNIF)的预算3.39亿美金,与2020财年相比减少了500万,罗切斯特大学的OMEGA激光装置预算0.75亿美金,与2020财年相比减少了500万,施桑迪亚国家实验室(Sandia National LabsZ脉冲功率预算0.66亿美金,与2020财年相比减少了100万。

  2021财年的预算申请金额并没有发生太大变化,但美国政府已设法在将ICF资金转移至“更高优先级”的项目中。项目中的点火以及相配套的诊断等费用都在减少。

   

  2 2021财年惯性约束聚变与高产额项目预算请求

                                                                                                                                                                                               (单位:亿美元)

 

    FY19 Enacted     

    FY20 Enacted    

    FY21 Request    

    FY2021Req vs FY 2020 Ena    

Inertial Confinement Fusion Ignition and High Yield

5.45

5.65

5.67

+0.02

Ignition and Other Stockpile Programs

1.01

1.06

1.02

-0.04

Diagnostics, Cryogenics, and Experimental Support

0.78

0.75

0.67

-0.08

Pulsed Power Inertial Confinement Fusion

0.07

0.09

0.09

/

Joint Program in High Energy Density Laboratory Plasmas

0.08

0.08

0.12

+0.04

Facility Operations and Target Production

3.51

3.67

3.77

+0.10

National Ignition Facility

3.44

3.44

3.39

-0.05

OMEGA Laser Facility

0.80

0.80

0.75

-0.05

Z Facility

0.63

0.67

0.66

-0.01

 

  2021财年开始,惯性约束聚变和高产额项目被调整放入核库存研究、技术和工程项目。相比而言,归于核库存研究、技术和工程项目的惯性约束聚变子项目去掉高能量密度等离子体研究综合子项目(归入学术项目(Academic Programs)。

  3 2021财年核库存研究、技术和工程项目预算请求

                                                                                                                            (单位:亿美元)

 

    FY19 Enacted    

    FY20 Enacted    

    FY21 Request    

 Assessment Science

0

0

7.73

 Engineering and Integrated Assessments

0

0

3.37

 Inertial Confinement Fusion

0

0

5.55

 Advanced Simulation and Computing

0

0

7.32

 Weapon Technology and Manufacturing Maturation

0

0

2.98

 Academic Programs

0

0

0.87

Total Stockpile Research and Engineering

0

0

27.82

 

  2021财年,惯性约束聚变子项目的研究主要集中在:惯性约束聚变2020评估关键结果的实施;点火科学活动集中在降低障碍,尽快实现武器相关的物理环境;支持国家点火装置(National Ignition Facility, NIF),Z脉冲功率装置以及Omega激光装置的全面运行;执行与武器相关的最高优先级的实验。

 

 

4 2021-2025财年惯性约束聚变子项目的预算

                                                                                                                                                              (单位:亿美元)

 

    FY2022  Request    

    FY2023 Request    

    FY2024 Request    

    FY2025 Request    

Inertial Confinement Fusion Ignition and High Yield

4.91

5.04

5.90

6.03

  2020年,NNSA将完成对ICF计划的审查,以确定(1NIF点火的功效和(2)所有点火方法的科学可信度。同时,JASON小组还将评估ICFSSP中的作用。2021财年,ICF计划支持NNSA在一流高能量密度装置上的持续研究和运行,研究工作的重点是继续高能量密度库存科学概念和平台的成熟发展,支持更广泛的NNSA投资,并根据FY2020内部和外部评审的结果推进点火科学。NIFZOmega将继续着重提高运行效率。

 

 5 2021财年惯性约束聚变子项目经费在主要实验室的预算分布

                                                                                                                                            (单位:亿美元)

Site/Facility

    LLNL (NIF)    

     LANL     

    SNL  (Z facility)    

    LLE (OMEGA)   

Research

0.49

0.11

0.10

0.25

HED & Ignition Science for Stockpile Applications

0.49

0.11

0.10

0.25

Operations

2.90

0.09

0.56

0.50

ICF Diagnostics and Instrumentation

0.48

0.05

0.07

0.02

Facility Operations

2.42

0.040

0.49

0.48

Total Operation and Utilization

3.39

0.20

0.66

0.75

  

6 2021财年LLNL在能源部武器项目中的预算分布

                                                                                                                                                              (单位:亿美元) 

 

    FY 2019 Enacted    

    FY2020 Enacted    

    FY2021 Request    

Stockpile Management

2.68

3.21

4.91

Production Modernization

0.40

0.49

0.76

Stockpile Research, Technology, and Engineering

7.30

8.91

8.28

Infrastructure and Operations

2.24

2.37

3.01

Defense Nuclear Security

0.67

0.67

0.70

Information Technology and Cyber Security

0.18

0.29

0.28

Total Weapons Activities

13.47

15.94

17.94

 

 7 2021财年LLNL在能源部武器项目中核库存研究、技术和工程子项目中的预算分布      

                                                                                                                                                                            (单位:亿美元)

   

    FY 2019 Enacted    

    FY2020 Enacted    

    FY2021 Request    

Assessment Science

1.18

1.47

1.82

Engineering and Integrated Assessments

0.54

0.74

0.91

Inertial Confinement Fusion

3.44

3.36

3.39

Advanced Simulation and Computing

1.86

2.882

1.78

Weapons Technology and Manufacturing Maturation

0.26

0.44

0.37

Academic Programs

0.02

0.02

0.01

Total Stockpile Research, Technology, and Engineering

7.30

8.91

8.28

  1.1 2021财年惯性约束聚变子项目预算请求的重点

  1、支持核库存的高能量密度与点火科学

  · 提供关键数据,减少核武器性能计算中的不确定性;

  · 执行对支持库存需求至关重要的高能量密度实验;

  · 成熟的实验平台可以满足未来的库存需求,包括生成大量X射线和中子源进行生存性研究,高压下库存相关材料的温度测量以及进行热核燃烧实验,以增加了解;

  · 利用SNLZ装置,LLNLNIF装置,在与武器相关的新高能量密度条件中,获取有关重元素材料(如铀和钚)特性的数据;

  · 开始实施ICF 2020JASON审查的发现和建议,确保推进燃烧等离子体、点火平台和高增益的持续发展,支持库存管理。

  2ICF的诊断与仪器

  · 确保通过获取关键数据来验证和部署必要的诊断设备,有效地支持相关实验活动的执行,这些数据将验证物理规则并减少评估核武器性能的不确定性;

  · 在与武器有关的新的高能量密度条件中,开发和部署诊断设备以获取有关重元素材料(如铀和钚)的特性数据,支持年度评估和延长寿命的研究活动;

  · 随着国家诊断计划的实施而向前发展,以开发新的变革性的诊断方法来改善和最大化数据收集,以便研究与库存工作有关的物理现象。

  3、装置运行

  · 提供运行装置获得关键数据,以减少核武器性能计算中的不确定性;

  · 利用SNLZ装置,LLNLNIF装置,在与武器相关的新高能量密度条件中,获取有关重元素材料(如铀和钚)特性的数据;

  · 根据全面统一的计划,继续推进NNSA资助的所有国家高能量密度装置安全高效地运行;

  · 维持NIFZOmega的全方面运行能力和运行节奏,充分支持高能量密度评估科学、核生存能力和追求数MJ产额的实验需求。

  1.2 2021财年惯性约束聚变子项目预算请求资金变化的说明

  1、     支持核库存的高能量密度与点火科学

  2021财年,支持核库存的高能量密度与点火科学的预算申请减少374.6万美元,主要解释如下:

  · 减少反映了装置运行的重新平衡,支持高优先级高能量密度库存实验;

  · 保持新高能量密度实验平台的发展,对不利生存能力研究和描述极端温度和压力下的材料特性方面研究的新进展进行投资;

  · 继续推进聚变燃烧和用于库存管理的点火平台,优先考虑2020年审查中确定的最有效研究途径。

  2ICF的诊断与仪器

  2021财年,ICF的诊断与仪器预算申请减少780.3万美元,主要解释如下:

  · 关键诊断设备的安装调试已接近完成;

  · 重新平衡装置,支持高优先级高能量密度科学实验,支持核库存;

  · 在所有国家高能量密度装置中继续开发和支持低温系统、用户光学元件、激光装置和脉冲功率装置,以保持有效的实验运行,满足计划要求;

  · 在适当情况下,对局部诊断开发工作进行优先排序和调整,以提高集成度并增加整个站点的利用机会。

  3、装置运行

  2021财年,装置运行预算申请增加976.6万美元,主要解释如下:

  · 支持高优先级高能量密度科学实验,支持核库存;

   · 继续提高NIFZOmega的全方位运行能力和打靶率,以满足库存管理任务的要求。

  二、2020财年惯性约束聚变项目预算批准

  国会批准的预算达到或超过了NNSA申请,每个武器研究项目的经费都保持原有水平或有所增加,这些计划涉及科学,工程,计算机和先进制造。国会也驳回了对惯性聚变研究经费消减的提议。

  惯性约束聚变预算增加了4%,达到5.65亿美元,驳回了削减12%的提议。尽管美国政府在2020财年提出了从罗切斯特大学的OMEGA激光装置撤资的建议,但美国政府已设法在其最后两个预算申请中将ICF资金转移至更高优先级的项目中。

  国会指定NNSAOMEGA装置提供至少8000万美元资金,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的国家点火装置提供至少3.44亿美元,这与2019财年批准的金额一致。此外桑迪亚国家实验室(Sandia National Labs)的Z脉冲功率装置至少获得6700万美元,增加了400万美元。

  国会一直密切关注ICF计划,特别是其是否实现聚变点火的目标。最后,国会采用参议院建议,责成NNSA委托JASON科学顾问小组对“所有三种点火方案的技术进步”进行评估。如果评估得出点火科学研究对于维持核库存是必要的,则应建议并列出优先可改善该计划的研究领域。还应对该领域国际竞争的现状和美国避免技术出现意外状况进行评估。

  另外,国会责成NNSA报道关于“达到或超过拟议的与激光和脉冲功率装置和技术相关的近期技术发展”的计划。报告必须包含“用于建造或改建现有装置以解决短缺问题和防止技术意外的初步预算”。

  最后,责成NNSA报告其高能量密度实验室等离子体计划(High Energy Density Laboratory Plasmas program)如何支持机构的国家安全任务。国会为高能量密度实验室等离子体计划提供800万美元的拨款。

  三、小结

  整体来讲,2020财年将要完成的评估对美国的惯性约束聚变研究至关重要,如果评估得出点火科学研究对于维持核库存是必要的,美国将优先推进可改善该计划的研究领域。在最近两年的预算中,美国政府已经开始将ICF资金转移至“更高优先级”的项目中。

   

  摘译自:Department of Energy FY 2021 Congressional Budget Request

  Final FY20 Appropriations: National Nuclear Security Administration https://www.aip.org/fyi/2020/final-fy20-appropriations-national-nuclear-security-administration

我来说两句
您尚未登录,请登录后发布评论! 【马上登录
评论列表
已有 0 条评论(查看更多评论)
友情链接
 
电话:021-69918000 传真:021-69918800
360网站安全检测平台 Powered by SIOM Copyright © 2014 www.siom.ac.cn, All Rights Reserved pv总量 访客数总量