作者:许悦 来源:中国科学报 发布时间:2023/11/1 18:13:06
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全球最大核聚变反应堆成功点火

 

近日,世界上最新、规模最大的核聚变反应堆——JT-60SA成功点火,成为实用核聚变能源漫长发展进程中的一个里程碑。

据《科学》报道,JT-60SA是一个由日本和欧盟共同合作建造运行的超导托卡马克装置,位于茨城县日本原子能研究开发机构(JAEA)内。

在国际热核聚变实验堆(ITER)运行前,JT-60SA是世界上最大的热核聚变实验装置。它的一个目标是为ITER探索核聚变反应的最佳条件和参数,测试相关技术和操作要点。

日本的JT-60SA和其他托卡马克装置一样,有着“甜甜圈”型的真空管道,外部缠绕着可产生磁场的超导线圈,腔体内部是炽热的电离气体云或等离子体,诱导氢原子核融合并释放能量。这台四层楼高的装置可将等离子体加热到2亿摄氏度并维持约100秒。

ITER计划欧洲执行机构——欧洲聚变能组织(F4E)和日本量子科学技术研究所(QST)合作开发了JT-60SA。F4E项目主管Sam Davis表示,JT-60SA的成功点火“向世界证明了该装置实现了基本功能”。

QST JT-60SA项目负责人Hiroshi Shirai表示,JT-60SA还需要两年的时间才能更持久的运行,以满足有意义的物理实验所需。

与许多聚变项目一样,JT-60SA也经历了延误,其时间表延长到15年以上。按照最初的计划,JT-60SA应在2016年上线。但重新设计、采购问题以及2011年的大地震都对JT-60SA的上线产生了影响。此外,在2021年3月的一次测试中,JT-60SA的一个超导磁线圈的供电电缆发生短路。由于关键接头的绝缘性不足,这次短路损坏了电气连接,并导致氦气泄漏,降低了冷却系统性能。为了安全起见,JT-60SA团队重新设计了100多个电气连接绝缘层,而这项工作耗时2两年半。

不过,这次“事故”也提醒了ITER工程师们。他们计划对ITER的线圈进行更仔细的检查和测试。

据悉,到2050年,日本希望建造一座示范发电厂——DEMO,它将成为JT-60SA和ITER未来商业化运行的垫脚石。

 
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