耗資5500萬英鎊 英國改造型聚變反應堆啟動

2020-11-05 中國核工業CNI

英國新型實驗聚變堆內等離子體的計算機模擬（圖片來源：UKAEA）


據《科學》報導，經過7年建造，英國改造後的聚變反應堆——兆安球形託卡馬克（MAST）的升級版，日前首次啟動。

這個耗資5500萬英鎊（折合人民幣約4.8億元）的裝置，將作為未來聚變反應堆關鍵技術的試驗平臺，也為聚變電站的設計提供了新思路。


聚變是將較輕的原子核聚合為較重的原子核而產生能量的核反應，而託卡馬克是幾十年來核聚變研究的主流途徑。傳統的託卡馬克是一個環形裝置，其中含有超熱的電離氣體（等離子體）——氫的同位素氘和氚。等離子體作為核聚變反應的「燃料」，受到強大的磁場的約束，並被微波和粒子束加熱。

位於法國的建設中的ITER，作為全球寄託核聚變夢想的一個焦點，也是一個巨型的託卡馬克裝置。

ITER的託卡馬克反應堆模型，圖中紫色發光部分是等離子體。（圖片來源：ITER官網）

MAST是標準託卡馬克的變體。它的形狀更像一個帶核的蘋果而不是甜甜圈。研究人員認為，升級後的裝置相比之前的環形裝置更能保證等離子體的穩定性。

從1999年開始，MAST首次對這一新概念進行了大規模的測試，現在已經在額外加熱功率、從等離子體中提取熱量技術等方面進行了升級。美國普林斯頓等離子體物理實驗室的一項被稱為國家球面環面實驗（NSTX）的類似設施，也同樣進行了升級。然而，在2016年重啟後不久，NSTX就遭遇了磁鐵故障，目前正在重建。

英國研究人員希望升級版的MAST能夠展示出足夠的性能改進，從而推進建設球形託卡馬克示範電站計劃。去年開始，他們在英國政府2.2億英鎊（折合人民幣約19億元）的資助下，著手設計球形託卡馬克示範電站，並希望在2040年啟動這個新一代電站。

編輯：李春平

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