英國原子能管理局(UKAEA)在英國牛津郡的庫勒姆聚變能源中心(CCFE)進(jìn)行的新的MAST升級實驗的初步結(jié)果表明，創(chuàng)新的排氣系統(tǒng)的有效性使緊湊的聚變電廠在商業(yè)上可行。新的排氣系統(tǒng)-稱為Super-X偏濾器-旨在在足以使其材料能夠承受的低溫下將等離子從機(jī)器中排出，這意味著組件可以使用更長的時間。

MAST升級球形托卡馬克的內(nèi)部(圖片來源：UKAEA)

使用稱為“托卡馬克”的機(jī)器，聚變電站將加熱氣體或“等離子”，使各種類型的氫燃料融合在一起，釋放出可以發(fā)電的能量。商業(yè)化托卡馬克的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是去除聚變反應(yīng)過程中產(chǎn)生的多余熱量。如果沒有能夠處理這種高溫的排氣系統(tǒng)，則必須定期更換材料-極大地影響了發(fā)電廠的運(yùn)行時間。

從2020年10月開始運(yùn)行的MAST Upgrade進(jìn)行的測試表明，Super-X系統(tǒng)的材料發(fā)熱量至少降低了十倍。該系統(tǒng)旨在通過在較長的排氣路徑上引導(dǎo)微粒離開等離子體來冷卻微粒。

CCFE說：“這是實現(xiàn)聚變電廠的游戲規(guī)則，聚變電廠可以提供負(fù)擔(dān)得起的高效電力。”

它說，Super-X偏濾器系統(tǒng)將使未來的商用托卡馬克機(jī)的組件使用壽命更長，從而大大提高了發(fā)電廠的可用性，改善了其經(jīng)濟(jì)可行性并降低了聚變電力的成本。

UKAEA MAST Upgrade的首席科學(xué)家安德魯·柯克(Andrew Kirk)表示：“這些結(jié)果令人贊嘆。這是我們UKAEA團(tuán)隊一直致力于將近十年的時刻。” “我們建造了MAST Upgrade來解決緊湊型聚變電站的排氣問題，并且有跡象表明我們已經(jīng)成功。

“ Super-X可以將排氣系統(tǒng)的熱量從噴燈的位置降低到汽車發(fā)動機(jī)中發(fā)現(xiàn)的水平。這可能意味著在發(fā)電廠的整個使用壽命期間只需更換一次即可。這是至關(guān)重要的英國計劃在2040年代初將一個聚變電站并網(wǎng)發(fā)電，并將聚變中的低碳能源帶到世界上。”

UKAEA在昨天的MAST升級設(shè)施的正式開幕儀式上宣布了這一結(jié)果，名譽(yù)來賓，英國宇航員蒂姆·皮克(Tim Peake)在機(jī)器上進(jìn)行了等離子體測試，從而創(chuàng)造了自己的人造“星”。

MAST升級版基于最初的MAST(巨型安培球形托卡馬克)機(jī)器，該機(jī)器運(yùn)行于2000年至2013年。它已經(jīng)過重建，以實現(xiàn)更高的性能-更長的脈沖，增加的加熱功率和更強(qiáng)的磁場。該項目由英國商業(yè)，能源與工業(yè)戰(zhàn)略部，工程與物理科學(xué)研究委員會以及EUROfusion財團(tuán)資助。

MAST Upgrade將是英國原型聚變電廠的前身-能源生產(chǎn)用球形托卡馬克(STEP)-將于2040年完工。UKAEA正在設(shè)計STEP，其初始投資為2.2億英鎊(3.12億美元)，由英國政府和美國政府資助。基于MAST Upgrade的球形托卡馬克融合概念。

由《世界核新聞》研究和撰寫