從“甜甜圈”到“帶核蘋果” 聚變示范電站有望2040年啟動?
來源:中國核工業 作者:綜合報道 發布日期:2020-11-03
據《科學》報道,經過7年建造,英國改造后的聚變反應堆——兆安球形托卡馬克(MAST)的升級版,日前首次啟動。
這個耗資5500萬英鎊(折合人民幣約4.8億元)的裝置,將作為未來聚變反應堆關鍵技術的試驗平臺,也為聚變電站的設計提供了新思路。
聚變是將較輕的原子核聚合為較重的原子核而產生能量的核反應,而托卡馬克是幾十年來核聚變研究的主流途徑。傳統的托卡馬克是一個環形裝置,其中含有超熱的電離氣體(等離子體)——氫的同位素氘和氚。等離子體作為核聚變反應的“燃料”,受到強大的磁場的約束,并被微波和粒子束加熱。
位于法國的建設中的ITER,作為全球寄托核聚變夢想的一個焦點,也是一個巨型的托卡馬克裝置。
MAST是標準托卡馬克的變體。它的形狀更像一個帶核的蘋果而不是甜甜圈。研究人員認為,升級后的裝置相比之前的環形裝置更能保證等離子體的穩定性。
從1999年開始,MAST首次對這一新概念進行了大規模的測試,現在已經在額外加熱功率、從等離子體中提取熱量技術等方面進行了升級。美國普林斯頓等離子體物理實驗室的一項被稱為國家球面環面實驗(NSTX)的類似設施,也同樣進行了升級。然而,在2016年重啟后不久,NSTX就遭遇了磁鐵故障,目前正在重建。
英國研究人員希望升級版的MAST能夠展示出足夠的性能改進,從而推進建設球形托卡馬克示范電站計劃。去年開始,他們在英國政府2.2億英鎊(折合人民幣約19億元)的資助下,著手設計球形托卡馬克示范電站,并希望在2040年啟動這個新一代電站。
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