位於英國的達勒姆大學最近完成了一項針對國際 ITER 核聚變能源實驗的大規模質量驗證計劃。ITER 是全球最大的項目,旨在證明核聚變作為主要清潔能源的可行性。核聚變過程是太陽和恆星的能量來源,具有潛力成為幾乎無限的能源來源。達勒姆大學的研究始於 2011 年,涉及對超導線材樣本的詳細分析,這些樣本將用於位於法國南部正在建造的反應堆核心,總數超過 5,500 個。
在這項研究中,達勒姆團隊對這些先進的超導線材進行了約 13,000 次獨立測量。這些線材由鍺化鈮(Nb3Sn)和鈦合金鈮(Nb–Ti)等化合物製成,將用於建造強大的磁鐵,以形成一個磁籠,將加熱至超過 1 億 5,000 萬攝氏度(約 3 億 2,000 萬華氏度)的等離子體限制在內。隨著全球核聚變研究的推進,ITER 項目是一項由 35 個國家合作的努力,旨在展示工業規模的核聚變技術。
隨著技術的不斷成熟,許多科技巨頭已開始對核聚變能源產生興趣。研究人員在新聞發布會中提到:「微軟已簽署協議,計劃在 2028 年從 Helion 的核聚變電廠購買電力,而谷歌則在 2030 年代預訂了 200 兆瓦的核聚變電力。」同時,英國政府已承諾投入 25 億英鎊進行核聚變研究,並在諾丁漢郡的前煤礦地點建設自己的原型電廠 STEP。
在質量控制的新方法方面,這項驗證過程需要精心準備,包括在超過 650°C(約 1,202°F)的爐子中對脆弱的 Nb3Sn 材料進行熱處理,以賦予其超導性能。這些線材必須能夠可靠地承載巨大的電流,同時在反應堆內抵抗極端的機械力量。從這項廣泛研究中得出的重要發現已發表在同行評審的期刊《超導科學與技術》中,確立了一種可靠的統計質量控制方法。對於 Nb3Sn 線材而言,熱處理雖然賦予其超導性,但也使其不適合進行重複測試。達勒姆團隊展示了通過測量來自相同製造長度的相鄰線材在不同實驗室中的表現,可以實現一致且準確的質量評估。
此方法提供了一種實用且具成本效益的替代方案,確保全球供應鏈中製造的一致性和實驗室的準確性。達勒姆大學的達米安·漢普郡教授表示:「英國在使用超導磁鐵製造 MRI 身體掃描儀方面領先全球。問題在於我們能否在利用超導磁鐵商業化核聚變發電方面引領全球?」
ITER 核聚變能源實驗的成功在根本上取決於在達勒姆驗證的超導線材的質量。這個龐大的數據集和經過驗證的測試方法為該項目的建設提供了一個重要的基準,也成為全球科學家推進未來核聚變技術的重要資源。在另一個進展中,ITER 最近完成了一個關鍵組件的 20 個月修復過程。其第 8 段,即 ITER 核聚變反應堆的 440 噸真空容器組件,現在已經回到了組裝工具中。該段將配備其熱屏障和環形磁場線圈,計劃於 2026 年 2 月在托卡馬克組裝坑內安裝。




