全球最大核聚变试验（ITER）将发动燃料测验

欧洲联合环状反响堆（JET）将履行一系列氘氚核聚变试验，这是未来大型聚变试验前的一次重要排演。坐落英国的一座顶级反响堆正在预备核聚变混合燃料的要害性测验，这种燃料将终究点着“世界热核聚变试验堆”（ITER）——全球规划最大的核聚变项目。

太阳开释的能量即来自核聚变反响，假如物理学家能够在地球上驾御它，它将成为取之不尽、用之不竭的动力。

JET研究人员现已开端用氚进行核聚变试验。来历：EUROfusion （CC BY 4.0）

JET研究人员于上一年12月开端用氚（氢的一种稀有放射性同位素）进行核聚变试验。JET 反响堆是参照价值220亿美元的ITER方案、按1：10体积比制作的模型，它也采用了现在世界上最先进的核聚变落当地案——甜甜圈形状的托卡马克式规划。这是自1997年以来科学家们第一次在托卡马克环里用明显量的氚进行试验。

本年6月JET将发动等份额氘氚混合物聚变试验（氚是氢的另一种同位素）。ITER方案正是寄望于用这种混合燃料完成前所未有的聚变反响，完成能量输出大于输入。反响堆需求加热并捆绑氘氚混合等离子体，直到这些同位素聚合为氦时开释的热量能坚持聚变反响。

“这些年一直在预备的工作总算到了实战节点，真是令人兴奋，”JET课题组领队之一Joelle Mailloux说，“咱们预备就绪了。”

试运转

JET的试验将协助科学家们猜测ITER的托卡马克会遇到的各种情况，以便更为精准地设定后期大型试验的运转参数。ITER首席科学家Tim Luce介绍说，“以现在的配备来看，这是最接近ITER状况的试验。”他说这些试验是约20年斗争的作用。ITER坐落法国卡达拉舍邻近，它将于2025年发动低能量氢核反响。但从2035年开端它将开端运用1：1份额的氘氚混合燃料。

JET隶属于英国牛津邻近的卡拉姆聚变能研究中心（CCFE）。ITER和JET都是经过极强的磁场将等离子体捆绑在环状轨迹中并加热至引发核聚变。JET工作温度能够到达1亿度，数倍于太阳中心温度。

全球上一次用氚进行托卡马克核聚变试验的当地也是JET?其时的方针是打破能量峰值纪录，终究其能量输出输入比（Q值）成功突破了0.67。该纪录坚持至今，Q值到达1意味着能量收支平衡。而本年的方针是将量级适当的聚变能量坚持5秒或更长时刻，以获取尽可能多的数据并了解坚持时刻更长的等离子体的行为。

运用氚的难度很大——JET研究人员花费了两年多时刻替换设备零部件以预备好应对放射性物质。这种同位素衰减很快，只以极微量存在于自然界，惯例来历是核裂变反响堆的附产品，其全球产能仅有20公斤。

氚难以处理的部分原因在于：比较纯氘的反响，氘氚混合物反响的中子生成率要高得多。商用反响堆捕获这些中子的能量来发生电能。但关于JET，这些高能粒子会继续轰炸设备内壁并损坏检测体系。CCFE领队Ian Chapman说，这意味着JET团队不得不为摄像头号仪器增设巩固的维护罩。

Chapman说“咱们需求更新或从头规划每个流程”，从怎么存储到怎么操作都要重来。一旦氚燃料试验开端，中子轰炸会导致设备内部区域具有放射性，这以后18个月不能有任何人进入。Chapman告知咱们，项目成员有必要习惯类似于航天工程师的思想方法：“你无法置身现场解决问题，它有必要一键发动到位。”

分批注入的氚

此次JET会注入不到60克的氚并加以收回运用。托卡马克里每天会将1克氚按3到14次分批注入混合燃料。Mailloux说，每次加注都是一次不同参数的试验，会发生3到10秒的有用数据。“咱们期望用得到的物理信息来验证已有的认知，再据此预备后期设备。”她说。

某些试验只运用氚，另一些试验则运用氘氚的等份额混合物。两种试验都很重要，因为该项意图一个要害方针是了解氚的较大质量怎么影响等离子体的行为（氚核有两个中子，氘有一个而氢没有）。这将协助猜测在ITER中运用不同同位素的作用。同位素的质量会影响到达“等离子体捆绑”状况所需的磁场、电流、外部热源等条件。（等离子体捆绑状况下，高能粒子被捆绑在电离气体中，这关于坚持等离子体温度至关重要）。麻省理工学院的Anne White说：“咱们想要了解这些影响和它背面的原因。”

与1997年试验的另一个首要区别是，JET内部用以维护设备免遭热辐射和中子轰炸、吸收等离子体中杂质的资料被替换成了和ITER共同的规划。因为这些资料也会反向辐射到等离子体中并引起冷却，所以了解它们怎么影响聚变进程至关重要。

Chapman说新生代聚变物理学家从没有和氚打过交道，这让本次试验的运转显得分外重要。“这次的试验非常重要，人们都在等着看呢。”Luce弥补道。