英国际团队成功测试创新排气系统 助力聚变能研究
2025-09-08 09:15
来源:英国原子能机构
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英国MAST升级设施的一个国际研究小组成功测试了一种创新排气系统,与之前设计相比,该系统能将聚变反应堆内的巨大热负荷降低十倍以上。

英国原子能机构MAST升级科学负责人詹姆斯·哈里森称:“这些成果得益于英国原子能机构、埃因霍温理工大学、DIFFER和EUROfusion团队的密切国际合作,将继续推动我们对这一重要研究领域的理解。”这一关键进展直接解决了建设商业聚变发电厂的最大障碍之一。

未来的聚变发电厂运行条件极端,为产生能量,必须包含比太阳温度更高的等离子体(氢燃料的过热气体)。研究人员表示,超过10,000摄氏度的温度和来自聚变燃料(等离子体)的带电粒子流,是未来聚变发电厂排气壁(偏滤器)需承受的极端条件。而负责承受冲击的偏滤器,其设计是聚变能可行性的关键工程挑战。

全新“Super - X”偏滤器设计提供了解决方案。该系统由英国原子能管理局(UKAEA)专门建造的MAST升级设施开发,具有更长、更延伸的排气路径。这些更长的“腿”为灼热等离子体提供了更多空间和时间在接触固体表面前冷却,大大减少了反应堆壁上的热量和压力。

哈里森强调:“证明MAST升级版偏滤器中的等离子体条件可独立控制,是朝着开发未来机器中等离子体排气强大控制迈出的重要一步。”最新成果使Super - X概念从有前景的理论变为成熟技术。新闻报道称,这是世界首创,在MAST升级项目中,研究人员已证明Super - X方法能控制排气,且不影响对立的偏滤器或产生聚变能量的等离子体核心。这种在不干扰核心情况下管理边缘的能力,对稳定、连续运行的发电厂至关重要。

研究人员还证实,Super - X设计比传统短腿偏滤器更易管理。研究结果表明,适度设计修改可带来巨大效益,为工程师设计未来反应堆提供灵活性。DIFFER和埃因霍温理工大学的Bob Kool总结:“这些结果清楚证明了替代偏滤器在维持聚变发电厂可接受偏滤器条件方面的诸多好处。”

热管理已成为核聚变能领域关键研究领域,全球众多研究人员正为此努力。最近,DIII - D国家聚变设施的科学家取得新进展,他们研究了一种不同的托卡马克运行方法,实验表明,被称为“负三角形”的等离子体结构能实现维持聚变能量所需的高性能条件,这是研究人员首次利用负三角形结构实现高等离子体约束并结合“偏滤器分离”。

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