钨X射线的突破推动了核聚变的发展

JET，世界上最大的核聚变能源机器。基于为我们的太阳和恒星提供动力的相同过程，聚变一直被认为是终极能源。一篇新的论文揭示了现在如何成功地用钨X射线扫描钨部件，以帮助检测缺陷并准确判断其寿命，从而推动这项技术的发展。

JET非常耐用，可以处理激烈的条件。钨是所有天然金属中最坚固的。只有钻石能在它的表面留下划痕。这种独特的品质使它成为聚变能源机器内部的完美材料，那里的温度比太阳核心还要高10倍。那是1.5亿摄氏度，是我们太阳系中最热的地方。

（来源：Heather Lewtas/Nucl. Fusion）

尽管钨很耐用，但经受住聚变过程中如此强烈的容器内中子轰击，最终可能会损害可靠性并导致磨损，特别是在昼夜运行的动力装置中。直到现在，工程师和科学家们还没有可靠的方法来检测潜在的结构损伤（由于钨的密度惊人，普通的三维X射线扫描无法穿透）。

然而，英国原子能管理局（UKAEA）的科学家们发表的一篇新论文首次揭示了现在如何成功地用X射线扫描钨部件，以帮助检测缺陷并准确判断其寿命。

这是在核聚变的商业动力路线图上迈出的重要一步，因为结构分析和寿命是为人类提供这种安全、可持续、低碳能源形式的一个重要障碍。

这项研究发表在Nucl. Fusion 2022（62）上，UKAEA的创新主管Heather Lewtas和论文“Are tungsten-based fusion components truly invisible to x-ray inspection?”的共同作者解释了他们在牛津大学Culham进行的研究的意义。

她说：“核聚变有望成为世界未来能源供应的一个安全、低碳和可持续的部分。它的可预测性是它的主要优势之一，但因此至关重要的是，动力装置不会因为不必要的维护而停用。这项突破性的研究使我们有信心，我们将能够评估我们的钨部件的状况，这些部件必须反复经受地球上最具挑战性的条件。”

（来源：Heather Lewtas/Nucl. Fusion）

“这个进展将未来的动力装置停机时间降到最低。这是向前迈出的重要一步，我们对首次展示这项技术感到非常自豪。”

该项钨X射线试验研究由科学家Triestino Minniti领导，在英国原子能机构聚变技术设施计划（UKAEA Fusion Technology Facilities programme）下完成，采用了新兴技术。将聚变电力经济而可靠地投入到电网中需要对几个挑战进行技术解决。UKAEA正通过其世界领先的设施在每一类创新中进行尖端研究。

Heather补充说：“我们需做出重大改变以应对气候变化的影响，而聚变提供了如此多的潜力，它有可能提供‘基荷’电力，并有助于在本世纪下半叶维持净零排放。在英国进行的突破性研究和创新正在使我们一步步地接近这个令人兴奋的商业电力路线图。”

基于为我们的太阳和恒星提供动力的相同过程，聚变长期以来被认为是终极能源。聚变理所当然是困难的，但以下是基本情况。当两种形式的氢（氘和氚）的混合物被加热到极端温度（比太阳核心的温度高10倍）时，它们会融合在一起，产生氦，并以热的形式释放大量的能量。

这种过热的材料形成了等离子体，即在闪电和霓虹灯中发现的第四种物质状态。实现核聚变的方法不止一种。在英国原子能机构，他们在一个被称为托卡马克的圆环形机器中使用强磁铁保持这种热等离子体。聚变产生的能量可以产生类似于现有发电站的电力，即通过将水煮成蒸汽来运行蒸汽涡轮机。

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