英國一個(gè)首創(chuàng )性的反應堆正準備開(kāi)始關(guān)鍵的燃料混合試驗，最終為ITER提供動(dòng)力，ITER是世界上最大的核聚變實(shí)驗。核聚變是一種為太陽(yáng)提供能量的現象，如果物理學(xué)家能在地球上加以利用，它將是一種幾乎無(wú)限的能量來(lái)源。
12月，歐洲聯(lián)合火炬（JET）的研究人員開(kāi)始用氚，一種稀有的放射性氫同位素進(jìn)行核聚變實(shí)驗。該設施是耗資220億美元ITER項目一部分，并擁有同樣的甜甜圈形 '托克馬克 '設計，這是世界上最先進(jìn)的核聚變能源方法。這是自1997年以來(lái)，研究人員首次在含有大量氚的 '托卡馬克 '中進(jìn)行實(shí)驗。
6月，JET將開(kāi)始融合更多的氚和氘，氘是另一種氫的同位素。ITER將使用這種燃料混合物，試圖從核聚變反應中創(chuàng )造出比投入更多的能量，這是以前從未展示過(guò)的。反應堆應該加熱和限制氘和氚的等離子體，使同位素融合成氦氣產(chǎn)生足夠的熱量來(lái)維持進(jìn)一步的聚變反應。
JET的實(shí)驗將有助于科學(xué)家們預測ITER托卡馬克中的等離子體將如何運行，并設計出這一大型實(shí)驗的運行環(huán)境。ITER將于2025年開(kāi)始運行低功率氫反應。但從2035年起，它將以50:50的氘和氚混合燃料運行。
ITER和JET都位于牛津大學(xué)附近的Culham聚變能源中心(CCFE)，利用極端磁場(chǎng)將等離子體限制在一個(gè)環(huán)中，并將其加熱，直到發(fā)生聚變。JET中的溫度可以達到1億度，比太陽(yáng)核心的溫度高很多倍。
世界上最后一次用氚進(jìn)行的托卡馬克聚變實(shí)驗也在JET進(jìn)行。當時(shí)的目標是達到峰值功率，該設施成功地實(shí)現了創(chuàng )紀錄的輸出功率與輸入功率之比（稱(chēng)為Q值）為0.67。這一紀錄至今仍保持著(zhù)，Q值為1則是收支平衡。但今年的目標是將類(lèi)似水平的聚變能量維持5秒或更長(cháng)時(shí)間，從實(shí)驗中獲得盡可能多的數據，并了解持續時(shí)間更長(cháng)的等離子體的行為。
與氚打交道帶來(lái)了獨特的挑戰、JET的研究人員花了兩年多時(shí)間重新安裝機器的部件，并準備處理放射性物質(zhì)。這種同位素會(huì )迅速衰變，因此在自然界中只出現微量的氚，通常作為核裂變反應堆的副產(chǎn)品；世界上的供應量只有20公斤。
處理氚的部分挑戰在于，它與氘反應產(chǎn)生中子的速度遠高于單純的氘反應。商業(yè)反應堆會(huì )捕捉這些中子的能量來(lái)發(fā)電，但在JET中，高能粒子會(huì )遍布機器內部，破壞診斷系統。這意味著(zhù)JET團隊不得不將攝像機和其他儀器移到混凝土屏蔽后面。
聯(lián)系客服
