JT-60SA實驗已在核聚變領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，作為歐盟與日本在“更廣泛方法”框架下的旗艦合作項目，該機(jī)器于2023年底首次成功進(jìn)行了等離子體運行。這一里程碑式的成就標(biāo)志著JT-60SA在探索未來核聚變反應(yīng)堆的關(guān)鍵物理和技術(shù)挑戰(zhàn)方面邁出了重要一步。

JT-60SA 托卡馬克視圖，周圍環(huán)繞著輔助系統(tǒng) 來源:F4E

JT-60SA位于日本那珂，其等離子體體積高達(dá)160立方米，是目前世界上最大的托卡馬克裝置，這一頭銜將保持至ITER啟動并運行。然而，這僅僅是JT-60SA征程的開始。在完成首次等離子體運行后不久，該設(shè)備按計劃關(guān)閉，旨在進(jìn)行技術(shù)升級，并計劃于2026年強(qiáng)勢回歸。

該項目的目標(biāo)是向ITER提供技術(shù)訣竅，以推進(jìn)核聚變研究。JT-60SA的組裝過程如同一場巨大的零件拼圖游戲，這些零件由F4E和QST從歐洲和日本的70多家供應(yīng)商處精心采購并組裝而成。項目的每一步都凝聚了無數(shù)科學(xué)家和技術(shù)人員的智慧和汗水。

JT-60SA項目負(fù)責(zé)人Sam Davis在控制室見證了首次等離子體操作的壯舉。他解釋道：“這項工作遠(yuǎn)未結(jié)束，因為我們之前只完成了基本配置。目前，我們正在緊鑼密鼓地添加許多關(guān)鍵組件，包括強(qiáng)大的診斷和加熱系統(tǒng)，以充分釋放托卡馬克的潛力。”據(jù)他透露，技術(shù)升級將在2026年中期進(jìn)入下一個調(diào)試階段，為實驗鋪平道路。

垂直中性束裝置正在升起，這是從前 JT-60U 托卡馬克繼承下來的組件 來源:F4E

托卡馬克大廳的進(jìn)展迅速，團(tuán)隊一直在忙于安裝剩余的18個端口，這些端口是支撐系統(tǒng)進(jìn)入真空容器的入口。同時，他們還成功放置了8個中性束罐，這是一項結(jié)合了重型起重和精確定位的復(fù)雜操作。其他關(guān)鍵組件，如低溫泵和診斷設(shè)備(如湯姆森散射或VUV偏濾器光譜儀)也正在從歐洲運來。

在容器內(nèi)部，技術(shù)人員正在進(jìn)行細(xì)致的手工作業(yè)。原本空曠的內(nèi)壁現(xiàn)已安裝了眾多部件，包括18個校正線圈和快速等離子體位置控制器等。這些組件的精準(zhǔn)安裝和調(diào)試對于確保實驗的成功至關(guān)重要。

技術(shù)人員在 JT-60SA 的真空容器上安裝下斜端口 來源:F4E

隨著新行動的臨近，由280多名歐洲和日本科學(xué)家組成的實驗團(tuán)隊正在緊鑼密鼓地制定詳細(xì)的行動方案。專家們正在對初始等離子體發(fā)射的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，并審查下一次發(fā)射的物理模型，以確保實驗的順利進(jìn)行。

Sam Davis強(qiáng)調(diào)：“JT-60SA正在成為一個獨特的全球設(shè)施，并將在培養(yǎng)下一代聚變操作員和研究人員方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。”今年秋天，該項目將首次發(fā)出提案征集，邀請研究人員使用托卡馬克進(jìn)行實驗。此外，該項目還將通過8月份舉辦的第三屆JT-60SA國際聚變學(xué)校，為年輕專家提供寶貴的培訓(xùn)機(jī)會。

據(jù)了解，‌JT-60SA是一個由日本和歐洲聯(lián)合建造和運營的國際核聚變實驗裝置。

JT-60SA使用之前JT-60升級實驗的基礎(chǔ)設(shè)施以及新硬件，SA代表“超級、先進(jìn)”，因為該實驗將使用超導(dǎo)線圈并研究等離子體運行的先進(jìn)模式。它是目前全球最強(qiáng)大的托卡馬克裝置，歷經(jīng)近十年建設(shè)，于2023年12月竣工并投入運營。

JT-60SA等聚變反應(yīng)堆復(fù)現(xiàn)了太陽及其他恒星中的核聚變現(xiàn)象，它通過氫核的融合產(chǎn)生氦和一個中子，同時釋放出大量的熱能，這可能成就一種安全、清潔且?guī)缀鯚o窮盡的能源‌1。該裝置將研究核聚變作為一種安全、大規(guī)模和無碳的凈能源的可行性，即產(chǎn)生的能量多于投入生產(chǎn)的能量，實現(xiàn)所謂的“凈能量增益”。

此外，JT-60SA的成功運行將為下一個計劃中的托卡馬克裝置ITER提供重要數(shù)據(jù)。ITER的規(guī)模是JT-60SA的兩倍，目前正在法國南部建設(shè)中‌。