機器人手臂拆解最長運行時間及最強大核融合反應堆

英國原子能局(UKAEA)正式啟動全球運行時間最長、產出最高的聚變托卡馬克的退役工作,這一過程標誌著超過四十年的壯觀實驗的結束。英國原子能局是一個負責監督位於牛津郡的聚變設施的政府機構,在拆解聯合歐洲托卡馬克(JET)時,採用了遠程操作技術。這臺巨大的圓環形機器不僅是最大的托卡馬克實驗,也因其在2023年10月的最後一次氘-氚(D-T)實驗中達到69兆焦耳(MJ)的能量輸出而引起了廣泛關注。該機器的等離子體運行於兩個月後結束。

目前,團隊宣布已完成JET退役及重用(JDR)計劃的一個關鍵初始階段,這一階段包括從反應堆內部取回物理組件。2024年末,共有66塊瓷磚和面向等離子體的組件被移除,這些樣本正在被處理和研究,以評估其關鍵的物理、化學及輻射特性。根據團隊的說法,這些材料的研究成果提供了前所未有的洞見,幫助了解在極端等離子體條件下,經年累月的暴露對反應堆結構的影響。

JDR工程整合經理Steve Gilligan表示,這次操作非常成功。「團隊中包括新訓練的操作員,利用遠程操作系統,從容器中移除了超過60個樣本。」他指出,同時最引人注目的發現是明顯的表面熔化現象和一種稱為逆瀑布效應的現象,這兩者都是在JET最後運行脈衝中故意引發的。團隊能夠加速損壞機制的觀察,通過向反應堆壁發射電子束來實現,這在活躍的反應堆中是罕見的。

目前,回收的樣本正在由氚燃料循環及材料部門,以及歐洲聚變能源發展聯盟(EUROfusion)的合作實驗室進行分析。科學家們正在檢查每一個組件,以了解等離子體如何與關鍵材料如鈹(Be)、鎢(W)和一種基於鎳-鉻的超合金Inconel進行相互作用。與此同時,英國原子能局將升級其遠程操作系統,以便進行第一階段的反應堆內退役工作,計劃將約3,700個組件從JET中移除。

在遠程操作的升級過程中,團隊還引入了一個虛擬現實系統(遠程操作虛擬現實 – RHOVR),該系統使用Unreal Engine來幫助工程師培訓操作員並排練複雜的任務。這種虛擬現實設置以其在視頻遊戲中的應用而聞名,能夠創建超現實的3D環境,並且已經在其他核退役工作中得到了應用。Gilligan透露,與EUROfusion在激光誘導擊穿光譜(LIBS)實驗上的合作,有助於提供對容器內材料特性的新洞見。2023年,英國原子能局還引入了激光誘導脫附與四極質量分析(LID-QMS)技術,這是一種激光基礎的方法,用於測量JET容器內瓷磚及組件上氚及其他元素的積累情況。

這些技術的發展將使未來的聚變電廠能夠實時或近實時地監測燃料在牆體材料中的積累動態。科學家Yevhen Zayachuk指出,這些新技術將成為未來聚變能量開發中不可或缺的一部分,有助於推動聚變技術的進一步發展。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。