裝置概覽
JET，又稱歐洲聯(lián)合環(huán)，位于英國牛津附近的卡勒姆聚變能源研究中心(CCFE)，由英國原子能管理局(UKAEA)運(yùn)營。JET在1983年正式投入運(yùn)行，2023年退役。退役前曾是全球規(guī)模最大、功率最強(qiáng)的在運(yùn)托卡馬克研究裝置。
二、預(yù)期目標(biāo)
作為當(dāng)時(shí)歐洲原子能聯(lián)營核聚變研究計(jì)劃中的最大單項(xiàng)，JET的基本目的是獲得和研究接近聚變堆狀態(tài)和尺寸的等離子體，從而為未來詳細(xì)評估托卡馬克反應(yīng)堆的參數(shù)、尺寸和工作狀況。具體涉及四個(gè)方面的工作目標(biāo)：
-研究接近聚變堆尺寸和參數(shù)的等離子體過程及其定標(biāo)律;
-對接近反應(yīng)堆狀態(tài)下的等離子體一壁相互作用和雜質(zhì)通量進(jìn)行分析和控制;
-驗(yàn)證使JET達(dá)到反應(yīng)堆溫度的有效的加熱技術(shù)，特別是射頻加熱和中性束注入加熱;
-對DT反應(yīng)產(chǎn)物—α粒子的產(chǎn)生，約束及隨之而來的與等離子體相互作用加熱效應(yīng)進(jìn)行研究。
三、核心參數(shù)
JET裝置核心部分的原始設(shè)計(jì)參數(shù)為：大半徑2.96m，小半徑1.25m，等離子體電流為4.8MA，等離子體中心環(huán)向磁場達(dá)到3.45T，加熱功率達(dá)到38MW。
四、突出成果
作為世界上第一個(gè)進(jìn)行氘氚實(shí)驗(yàn)的托卡馬克聚變裝置，具有以下顯著特點(diǎn)：
-成功試驗(yàn)了可運(yùn)用于ITER或者其他聚變堆的ICRF加熱方法，并實(shí)現(xiàn)大多數(shù)加熱結(jié)果與模擬結(jié)果一致;
-通過逐步更換偏濾器證明了偏濾器封閉的正效應(yīng);
-初步驗(yàn)證了積累的氦粒子與能量約束時(shí)間之比越低，實(shí)現(xiàn)聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的可能性就越大;
-初步驗(yàn)證了α粒子不會(huì)產(chǎn)生不良效應(yīng)。
五、發(fā)展歷程
-1971年，歐洲原子能共同體提出核聚變裝置計(jì)劃。
-1975年，JET設(shè)計(jì)工作完成。
-1977年底，項(xiàng)目正式選址牛津附近的卡勒姆區(qū)域。
-1978年，JET正式開工建設(shè)。
-1982年1月，JET正式建成。
-1983年6月，JET得到第一個(gè)等離子體脈沖，其等離子體電流為19KA，持續(xù)了大約0.1秒。
-1983年年底，等離子體電流達(dá)到3MA，脈沖持續(xù)了10秒。
-1984年4月，JET裝置正式開放，英國女王伊麗莎白二世與法國總統(tǒng)弗朗索瓦·密特朗出席儀式。
-1984-1987年，在原本歐姆加熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，安裝了中性束加熱、射頻兩種輔助加熱系統(tǒng)。安裝完成后的加熱功率由8MW提升到25MW。
-1991年11月9日，JET進(jìn)行了世界首次氘氚實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)產(chǎn)生了1.7MW的聚變功率，基本上證實(shí)了受控核聚變作為先進(jìn)能源的科學(xué)可行性，樹立了人類聚變研究史上的一個(gè)里程碑。
-1997年，JET裝置采用25MJ的輔助加熱方式，創(chuàng)造了D-T反應(yīng)產(chǎn)生16.1MJ聚變功率的紀(jì)錄。
-2009-2010年，JET安裝了一個(gè)新的鈹鎢等離子體第一壁，以測試ITER配置。
-2019-2020，新的氘氚實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作順利進(jìn)行，旨在更長時(shí)間內(nèi)維持高聚變性能。
-2021年12月，JET使用氘氚燃料產(chǎn)生了59MJ，打破了1997年創(chuàng)下的記錄。
-2023年2月，CCFE宣布通過設(shè)置“熱屏障”，JET成功實(shí)現(xiàn)了“清潔” 等離子體。
-2023年12月28日，JET進(jìn)行了最后一次的等離子體放電，隨后正式退役。
-2024年2月，CCFE宣布在JET最后一次實(shí)驗(yàn)中，使用0.21毫克D-T燃料在6秒內(nèi)產(chǎn)生69MJ的聚變功率，再次打破歷史記錄。
六、英國商業(yè)化聚變公司
First Light Fusion：成立于2011年，總部位于英國牛津，采用沖擊驅(qū)動(dòng)慣性約束路線，目標(biāo)2032年前實(shí)現(xiàn)發(fā)電。截至目前，F(xiàn)irst Light Fusion累計(jì)融資9900萬美元，現(xiàn)有員工超100人。
Tokamak Energy：成立于2009年，總部位于英國牛津。是英國原子能管理局(UKAEA)的子公司。2019年，Tokamak Energy在美國成立子公司。Tokamak Energy在緊湊型球形托卡馬克、高溫超導(dǎo)磁體研究開發(fā)領(lǐng)域具有豐富的積累，致力于成為超導(dǎo)超導(dǎo)技術(shù)的領(lǐng)先供應(yīng)商，用于核聚變、可再生能源、太空推進(jìn)等領(lǐng)域。目前已累計(jì)融資3億美元，員工超過260人。
