【消費電子實驗室-2021/3/1】英國一個首創性的反應堆正準備開始關鍵的燃料混合試驗，最終為ITER提供動力，ITER是世界上最大的核聚變實驗。核聚變是一種為太陽提供能量的現象，如果物理學家能在地球上加以利用，它將是一種幾乎無限的能量來源。
12月，歐洲聯合火炬（JET）的研究人員開始用氚，一種稀有的放射性氫同位素進行核聚變實驗。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，這是世界上最先進的核聚變能源方法。這是自1997年以來，研究人員首次在含有大量氚的 "托卡馬克 "中進行實驗。 6月，JET將開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造出比投入更多的能量，這是以前從未展示過的。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生足夠的熱量來維持進一步的聚變反應。 JET的實驗將有助于科學家們預測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驗的運行環境。ITER將于2025年開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都位于牛津大學附近的Culham聚變能源中心(CCFE)，利用極端磁場將等離子體限制在一個環中，并將其加熱，直到發生聚變。JET中的溫度可以達到1億度，比太陽核心的溫度高很多倍。 世界上最后一次用氚進行的托卡馬克聚變實驗也在JET進行。當時的目標是達到峰值功率，該設施成功地實現了創紀錄的輸出功率與輸入功率之比（稱為Q值）為0.67。這一紀錄至今仍保持著，Q值為1則是收支平衡。但今年的目標是將類似水平的聚變能量維持5秒或更長時間，從實驗中獲得盡可能多的數據，并了解持續時間更長的等離子體的行為。 與氚打交道帶來了獨特的挑戰、JET的研究人員花了兩年多時間重新安裝機器的部件，并準備處理放射性物質。這種同位素會迅速衰變，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，它與氘反應產生中子的速度遠高于單純的氘反應。商業反應堆會捕捉這些中子的能量來發電，但在JET中，高能粒子會遍布機器內部，破壞診斷系統。這意味著JET團隊不得不將攝像機和其他儀器移到混凝土屏蔽后面。 |
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