近日，來自八個國家的科學家和工程師在聯合歐洲環面(JET)上共同開展了一項使用激光研究聚變燃料保留的項目。此次合作旨在探索未來在設計、安全和運行效率方面開展聯合行動的潛力，并深入研究燃料保留管理。

該項目采用了激光誘導擊穿光譜(LIBS)技術，這是一種使用高功率激光測量材料成分的分析技術。LIBS系統通過JET上的遠程操作機器人系統MASCOT進行部署，首次使用便成功探測到了托卡馬克面向等離子體的部件上JET燃料的氚和氘混合物。

JET作為開發未來發電廠氚庫存管理技術的重要平臺，為此次國際合作提供了理想的工程和診斷試驗環境。參與此次項目的科學家和工程師來自致力于推進聚變能源研究和開發的聯盟EUROfusion，其中芬蘭、德國、意大利、愛沙尼亞、拉脫維亞、波蘭、斯洛伐克和英國均做出了重要貢獻。

項目合作伙伴包括意大利國家新技術、能源和可持續經濟發展局(ENEA)、德國于利希研究中心、芬蘭VTT技術研究中心有限公司以及英國原子能管理局等。此外，布拉迪斯拉發夸美紐斯大學(斯洛伐克)、等離子體物理激光微聚變研究所(波蘭)、拉脫維亞大學固體物理研究所和塔爾圖大學(愛沙尼亞)等機構也為該項目提供了支持。

據VTT首席科學家Jari Likonen介紹，LIBS的工作原理是快速向瓷磚或組件表面發射激光束，產生包含原子、離子和自由電子的小型等離子體，這些等離子體會發出光，并由光譜儀進行測量。LIBS技術已廣泛應用于涉及人類具有挑戰性的環境且需要在原子級進行快速、全面的化學分析的工業領域，如太空探索中的地質分析、考古文物的診斷以及太陽能光伏電池中金屬擴散的研究。

為了在JET上部署，研究人員對LIBS技術進行了修改，使其適應該設施的真空加壓、環形環境。意大利國家新技術、能源和可持續經濟發展機構ENEA的激光計量研究員Salvatore Almaviva表示，該技術結構緊湊、重量輕、可靠且堅固，可在JET中進行數百次測量。LIBS傳感器安裝在MASCOT上，通過一次激光照射，傳感器旨在檢測被分析的瓷磚或組件中存在的所有化學元素，并在一定范圍內檢測它們的同位素。

德國于利希研究中心(FZJ)的Rahul Rayaprolu詳細闡述了數據收集過程。LIBS裝置通過20米長的光纖將收集到的光傳輸到四個高分辨率光譜儀中進行光譜分析。一個光譜儀提供有關殘留燃料的詳細信息，而一個緊湊型寬范圍光譜儀則同時捕獲和記錄整體光譜概況。

英國原子能管理局材料研究科學家Ionut Jepu強調了JET設施的重要性。他表示，繼最近的氘氚實驗之后，人們嘗試在JET的瓦片和組件內對氚進行重要的測量，同時降低對人類的危害并最大限度地縮短停機時間。JET內部容器內的800多個位置均暴露在LIBS系統中，為項目提供了豐富的數據支持。

據悉，該項目結果的更多細節將在2025年5月于斯洛文尼亞舉行的第20屆面向等離子體的材料和聚變應用組件國際會議上公布。

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