近日，全球最新、規模最大的核聚變反應堆JT-60SA成功點(diǎn)火，成為實(shí)用型核聚變能源漫長(cháng)發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)里程碑。
據《科學(xué)》報道，JT-60SA是一個(gè)由日本和歐盟共同合作建造運行的超導托卡馬克裝置，位于茨城縣日本原子能研究開(kāi)發(fā)機構（JAEA）內。
在國際熱核聚變實(shí)驗堆（ITER）運行前，JT-60SA是世界上最大的熱核聚變實(shí)驗裝置。它的一個(gè)目標是為ITER探索核聚變反應的最佳條件和參數，測試相關(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(zhù)“甜甜圈”形的真空管道，外部纏繞著(zhù)可產(chǎn)生磁場(chǎng)的超導線(xiàn)圈，腔體內部是熾熱的電離氣體云或等離子體，誘導氫原子核融合并釋放能量。這臺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計劃的歐洲執行機構——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)現了基本功能”。
QST JT-60SA項目負責人Hiroshi Shirai表示，JT-60SA目前維持的運行時(shí)間，還不足以支撐有意義的物理實(shí)驗。
與許多聚變項目一樣，JT-60SA也經(jīng)歷了延誤，其時(shí)間表延長(cháng)到15年以上。按照最初計劃，JT-60SA應在2016年上線(xiàn)。但重新設計、采購問(wèn)題以及2011年的大地震都對JT-60SA的上線(xiàn)產(chǎn)生了影響。此外，在2021年3月的一次測試中，JT-60SA的一個(gè)超導磁線(xiàn)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，并導致氦氣泄漏，降低了冷卻系統性能。為了安全起見(jiàn)，JT-60SA團隊重新設計了100多個(gè)電氣連接絕緣層，而這項工作耗時(shí)兩年半。
不過(guò)，這次事故也提醒了ITER的工程師們。他們計劃對ITER的線(xiàn)圈進(jìn)行更仔細的檢查和測試。
據悉，到2050年，日本希望建造一座示范發(fā)電廠(chǎng)——DEMO，它將成為JT-60SA和ITER未來(lái)商業(yè)化運行的基礎。
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