近日，全球最新、規(guī)模最大的核聚變反應(yīng)堆JT-60SA成功點(diǎn)火，成為實(shí)用型核聚變能源漫長發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)里程碑。

據(jù)《科學(xué)》報(bào)道，JT-60SA是一個(gè)由日本和歐盟共同合作建造運(yùn)行的超導(dǎo)托卡馬克裝置，位于茨城縣日本原子能研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAEA)內(nèi)。

在國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)運(yùn)行前，JT-60SA是世界上最大的熱核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。它的一個(gè)目標(biāo)是為ITER探索核聚變反應(yīng)的最佳條件和參數(shù)，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“甜甜圈”形的真空管道，外部纏繞著可產(chǎn)生磁場的超導(dǎo)線圈，腔體內(nèi)部是熾熱的電離氣體云或等離子體，誘導(dǎo)氫原子核融合并釋放能量。這臺(tái)四層樓高的裝置可將等離子體加熱到2億℃并維持約100 s。

ITER計(jì)劃的歐洲執(zhí)行機(jī)構(gòu)——?dú)W洲聚變能組織(F4E)和日本量子科學(xué)技術(shù)研究所(QST)合作開發(fā)了JT-60SA。F4E項(xiàng)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(xiàn)了基本功能”。

QST JT-60SA項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Hiroshi Shirai表示，JT-60SA目前維持的運(yùn)行時(shí)間，還不足以支撐有意義的物理實(shí)驗(yàn)。

與許多聚變項(xiàng)目一樣，JT-60SA也經(jīng)歷了延誤，其時(shí)間表延長到15年以上。按照最初計(jì)劃，JT-60SA應(yīng)在2016年上線，但重新設(shè)計(jì)、采購問題以及2011年的大地震都對(duì)JT-60SA的上線產(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(dǎo)磁線圈的供電電纜發(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(dǎo)致氦氣泄漏，降低了冷卻系統(tǒng)性能。為了安全起見，JT-60SA團(tuán)隊(duì)重新設(shè)計(jì)了100多個(gè)電氣連接絕緣層，而這項(xiàng)工作耗時(shí)兩年半。

不過，這次事故也提醒了ITER的工程師們。他們計(jì)劃對(duì)ITER的線圈進(jìn)行更仔細(xì)的檢查和測試。

據(jù)悉，到2050年，日本希望建造一座示范發(fā)電廠——DEMO，它將成為JT-60SA和ITER未來商業(yè)化運(yùn)行的基礎(chǔ)。