圖片來源：英國原子能機(jī)構(gòu)

經(jīng)過 40 多年的運(yùn)行，位于牛津附近 UKAEA 卡勒姆基地的歐洲聯(lián)合環(huán)面 (JET) 完成了最后的實(shí)驗(yàn)。

脈沖編號 105,842 于 2023 年 12 月 18 日發(fā)出，雖然是最后一個(gè)，但也標(biāo)志著“第一次”，它首先嘗試反轉(zhuǎn)等離子體形狀，然后故意將電子瞄準(zhǔn)內(nèi)壁，目的是提高對束控制和損傷機(jī)制的理解。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和其他早期實(shí)驗(yàn)的結(jié)果將支持 JET 的后續(xù)項(xiàng)目、國際 ITER 項(xiàng)目的開發(fā)，以及 UKAEA 的 STEP(用于能源生產(chǎn)的球形托卡馬克)計(jì)劃，該計(jì)劃將于 2040 年在英國建造一座原型聚變工廠。

“這是 JET 40 年歷史上的最后一個(gè)里程碑，”UKAEA 首席執(zhí)行官伊恩·查普曼教授爵士在談到最后的??等離子體實(shí)驗(yàn)時(shí)說道。

“幾十年來，專門的科學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)使用 JET 進(jìn)行的研究在加速聚變能的發(fā)展方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。”

JET 的構(gòu)想于 20 世紀(jì) 70 年代初，旨在提供歐洲聯(lián)合核聚變開發(fā)方法，并于 1983 年 6 月開始運(yùn)行。

托卡馬克設(shè)計(jì)使用磁場將等離子體限制在環(huán)面形狀，長期以來被認(rèn)為是商業(yè)規(guī)模聚變的最佳候選者，JET 一直處于推進(jìn)等離子體物理和聚變系統(tǒng)和材料的最前沿，可作為研究設(shè)施每年與來自該地區(qū)的 350 名科學(xué)家進(jìn)行交流。

1997年，它是第一臺利用氘和氚產(chǎn)生受控聚變能的裝置，并于當(dāng)年創(chuàng)造了聚變能的世界紀(jì)錄。

基于激光的氚診斷

盡管最終實(shí)驗(yàn)已經(jīng)過去，但 JET 的有用發(fā)現(xiàn)仍將繼續(xù)出現(xiàn)。

例如，2023 年 12 月初，據(jù)報(bào)道開發(fā)了一種基于激光的方法來釋放和測量機(jī)器中捕獲的氚，這將有助于為此類托卡馬克中的氚管理和操作提供信息。

這項(xiàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)是用高功率激光對托卡馬克內(nèi)的瓷磚進(jìn)行快速加熱，這會導(dǎo)致保留在瓷磚表面沉積物中的氣體(包括氚)快速膨脹和蒸發(fā)，然后可以使用質(zhì)量來識別和測量光譜儀。

然而，激光瞄準(zhǔn)的控制極具挑戰(zhàn)性，35m長的激光束路徑可以在短短兩秒內(nèi)沿著蛇形路徑發(fā)射100個(gè)間隔3mm的激光點(diǎn)。

重新利用和退役

JET 還將繼續(xù)在其生命周期的下一階段重新利用和退役期間提供好處，預(yù)計(jì)將持續(xù)到 2040 年左右。

例如，一些資產(chǎn)可能會重新用于聚變或其他應(yīng)用，而退役應(yīng)該為磨損、表征和可持續(xù)拆卸等領(lǐng)域帶來新的啟示。

查普曼承諾 JET 的未來 15 年將像過去 40 年一樣令人興奮。

“我們有巨大的機(jī)會重新調(diào)整價(jià)值可能達(dá)十億美元的資產(chǎn)的用途。我們將首次以可持續(xù)的方式退役氘氚機(jī)，這將證明聚變的可持續(xù)性，也是將其推向市場的必要條件。”