近日，全球最新、規(guī)模最大的核聚變反應(yīng)堆JT-60SA成功點(diǎn)火，成為實(shí)用型核聚變能源漫長(zhǎng)發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)里程碑。
據(jù)《科學(xué)》報(bào)道，JT-60SA是一個(gè)由日本和歐盟共同合作建造運(yùn)行的超導(dǎo)托卡馬克裝置，位于茨城縣日本原子能研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAEA）內(nèi)。
在國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）運(yùn)行前，JT-60SA是世界上最大的熱核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。它的一個(gè)目標(biāo)是為ITER探索核聚變反應(yīng)的最佳條件和參數(shù)，測(cè)試相關(guān)技術(shù)和操作要點(diǎn)。
日本的JT-60SA和其他托卡馬克裝置一樣，有著“甜甜圈”形的真空管道，外部纏繞著可產(chǎn)生磁場(chǎng)的超導(dǎo)線圈，腔體內(nèi)部是熾熱的電離氣體云或等離子體，誘導(dǎo)氫原子核融合并釋放能量。這臺(tái)四層樓高的裝置可將等離子體加熱到2億攝氏度并維持約100秒。
ITER計(jì)劃的歐洲執(zhí)行機(jī)構(gòu)——歐洲聚變能組織（F4E）和日本量子科學(xué)技術(shù)研究所（QST）合作開(kāi)發(fā)了JT-60SA。F4E項(xiàng)目主管Sam Davis表示，JT-60SA的成功點(diǎn)火“向世界證明了該裝置實(shí)現(xiàn)了基本功能”。
QST JT-60SA項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Hiroshi Shirai表示，JT-60SA目前維持的運(yùn)行時(shí)間，還不足以支撐有意義的物理實(shí)驗(yàn)。
與許多聚變項(xiàng)目一樣，JT-60SA也經(jīng)歷了延誤，其時(shí)間表延長(zhǎng)到15年以上。按照最初計(jì)劃，JT-60SA應(yīng)在2016年上線。但重新設(shè)計(jì)、采購(gòu)問(wèn)題以及2011年的大地震都對(duì)JT-60SA的上線產(chǎn)生了影響。此外，在2021年3月的一次測(cè)試中，JT-60SA的一個(gè)超導(dǎo)磁線圈的供電電纜發(fā)生短路。由于關(guān)鍵接頭的絕緣性不足，這次短路損壞了電氣連接，并導(dǎo)致氦氣泄漏，降低了冷卻系統(tǒng)性能。為了安全起見(jiàn)，JT-60SA團(tuán)隊(duì)重新設(shè)計(jì)了100多個(gè)電氣連接絕緣層，而這項(xiàng)工作耗時(shí)兩年半。
不過(guò)，這次事故也提醒了ITER的工程師們。他們計(jì)劃對(duì)ITER的線圈進(jìn)行更仔細(xì)的檢查和測(cè)試。
據(jù)悉，到2050年，日本希望建造一座示范發(fā)電廠——DEMO，它將成為JT-60SA和ITER未來(lái)商業(yè)化運(yùn)行的基礎(chǔ)。
責(zé)任編輯： 江曉蓓
標(biāo)簽：核聚變,反應(yīng)堆
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