欧洲联合环面(JET)托卡马克实验聚变机的内部,上面覆盖着等离子体的照片。资料来源:英国原子能管理局,EUROfusion提供
欧洲联合环体(JET)是世界上最大、最强大的聚变机器之一,它已经证明了其持续产生聚变能的能力,并创造了能量输出的新世界纪录。
这些显著的成就代表了聚变科学与工程领域的一个重要里程碑。
在JET最后的氘-氚实验(DTE3)中,高核聚变能持续产生5秒,仅使用0.2毫克燃料就产生了69兆焦尔的突破性记录。
JET是一种托卡马克,一种利用强大的磁场将等离子体限制在甜甜圈形状的设计。大多数制造商业核聚变的方法都倾向于使用两种氢变体——氘和氚。当氘和氚融合在一起时,它们会产生氦和大量的能量,这种反应将成为未来聚变发电厂的基础。
专业知识和未来影响
JET高级开发经理费尔南达·里米尼博士说:“我们可以可靠地使用商业聚变能源发电厂使用的相同燃料混合物来制造聚变等离子体,展示了随着时间的推移发展的先进专业知识。”
欧洲核聚变项目经理(首席执行官)Ambrogio Fasoli教授说:“我们成功展示了未来核聚变机器(如ITER和DEMO)的运行场景,并得到了新能源记录的验证,为核聚变能源的发展注入了更大的信心。除了创造新纪录之外,我们还实现了以前从未做过的事情,加深了我们对核聚变物理学的理解。”
2023年10月3日欧洲联合环面托卡马克脉冲#104522的视频,创造了69兆焦耳的新聚变能量记录。资料来源:英国原子能管理局,EUROfusion提供
来自CEA的欧洲聚变托卡马克开发任务小组负责人Emmanuel Joffrin博士说:“我们不仅展示了如何软化从等离子体流向排气的强烈热量,我们还在JET中展示了如何使等离子体边缘进入稳定状态,从而防止能量爆炸到达壁面。这两种技术都是为了保护未来机器墙的完整性。这是我们第一次能够在氘-氚环境中测试这些场景。”
全球协作和遗产
来自欧洲核聚变研究中心的300多名科学家和工程师在牛津的英国原子能管理局(UKAEA)为这些具有里程碑意义的实验做出了贡献,展示了JET国际团队无与伦比的奉献精神和效率。
这些结果巩固了JET在推进安全、低碳和可持续聚变能源方面的关键作用。
从2023年10月3日开始观察欧洲联合环面托卡马克的#104522脉冲,该脉冲创造了69兆焦耳的新聚变能量记录。资料来源:英国原子能管理局,EUROfusion提供
英国核与网络部长安德鲁·鲍伊说:“自1983年以来,JET的所有突破性工作都进入了这个项目,这次最后的聚变实验是一个合适的告别。”由于牛津郡的国际科学家和工程师团队,我们比以往任何时候都更接近聚变能。工作并没有就此停止。我们的聚变未来项目已经承诺投资6.5亿英镑用于研究和设施,巩固了英国作为全球聚变中心的地位。”
JET在2023年12月底结束了它的科学操作。
英国原子能机构首席执行官伊恩·查普曼教授说:“JET已经尽可能地在今天的设施中接近发电厂的条件,它的遗产将在所有未来的发电厂中普遍存在。”它在使我们更接近安全和可持续的未来方面发挥着关键作用。”
JET在推进聚变能中的作用
JET的研究成果不仅对ITER(一个正在法国南部建造的聚变研究大型项目)具有重要意义,而且对英国的STEP原型电厂、欧洲的示范电厂、DEMO以及其他追求安全、低碳和可持续能源未来的全球聚变项目也具有重要意义。
ITER总干事Pietro Barabaschi博士说:“在整个生命周期中,JET作为ITER的先驱,在新材料的测试,创新组件的开发,以及从氘-氚聚变中产生的科学数据方面都发挥了非常大的作用。这里获得的结果将直接和积极地影响ITER,验证前进的道路,使我们能够更快地朝着我们的性能目标前进。就我个人而言,能在JET工作几年是我莫大的荣幸。在那里,我有机会向许多杰出的人学习。”
四十多年来,JET在推进核聚变能源方面发挥了重要作用,象征着国际科学合作、卓越的工程技术以及对利用核聚变能源的承诺——这与为太阳和恒星提供燃料的反应是一样的。
JET在高功率下展示了持续超过5秒的核聚变,并于2021年创造了世界纪录。JET的第一次氘-氚实验发生在1997年。
随着它进入生命周期的下一个阶段,进行重新利用和退役,2024年2月底的庆祝活动将纪念其创始愿景和推动其成功的合作精神。
从重大的科学里程碑到能源记录的设定,JET的成就凸显了该设施在聚变技术发展中的持久遗产。
它对核聚变科学和工程的贡献在加速核聚变能源的发展方面发挥了至关重要的作用,核聚变能源有望成为世界未来能源供应的安全、低碳和可持续的一部分。
这项研究由欧洲原子能机构研究和培训计划资助。