●?導語?

5月20日，麻省理工學院（MIT）發文稱，BABY實驗首次獲取了氚在裝置內增殖的實測數據，驗證了核心模型，并為未來核聚變電廠的燃料自循環奠定了重要基礎。

原文👇🏻?

https://mp.weixin.qq.com/s/cmkRS4qHLmgTazJ0ZV0Pywhttps://mp.weixin.qq.com/s/cmkRS4qHLmgTazJ0ZV0Pyw

---

圖片來源：MIT官網

一、燃料挑戰及破局

作為核聚變的關鍵燃料，氚儲量極度稀缺（全球僅存數公斤，半衰期僅12.3年），一座使用氘-氚（D-T）燃料的核聚變電廠在一年內就會消耗掉地球上所有的氚儲備。若要讓商業化的D - T核聚變成為現實，就必須建立可靠的氚供應源。

對此，聚變科學家提出了一種解決方案，即利用鋰捕獲D-T核聚變反應中釋放的中子。當中子與鋰發生反應時，會產生氚。在核聚變裝置的等離子體容器周圍設置一個充滿鋰的“包層”，就能在核聚變反應過程中形成氚。隨后，可以從包層中提取氚并重新處理，用作燃料。

模擬顯示，在D-T核聚變電廠中，足夠大且采用合適鋰混合物的包層能夠為電廠提供充足的氚以實現自給自足，這種狀態被稱為氚自給自足。但此前僅有少數研究嘗試在實驗室環境中驗證包層概念。雖然已經測量了鋰及其混合物的氚產生率，但要確定其生產效率卻困難得多。

目前，MIT等離子體科學與聚變中心首席研究科學家Kevin Woller領導的團隊，成為世界上首個實驗測量氚增殖率（TBR）的團隊，或將改變這一局面。

（備注：TBR是指核聚變反應產生的氚原子數與消耗的氚原子數之比，它是判斷一座核聚變電廠能否實現氚自給自足以及是否具備商業可行性的關鍵指標。）

首席研究科學家Kevin Woller 👇🏻

圖片來源：MIT官網

---

二、 BABY實驗與其他文獻中的氚增殖實驗存在的關鍵差異：

在Advancing tritium self-sufficiency in fusion powerplants: insights from the BABY experiment論文中，作者介紹了在“打造更優產量”（BABY）實驗中的研究及成果。

該實驗中，一個裝有100毫升鋰混合物的坩堝被加熱至700攝氏度，并暴露于兩個模擬D-T核聚變反應產生的高能中子的D-T中子源下。在中子照射過程中，鋰混合物中產生了氚。研究團隊讓氦氣通過鹽的表面，將氚帶入專門設計的收集系統，從而測量出總的氚產量。通過量化中子源發射的中子數和收集到的氚原子數，研究人員計算出該實驗的TBR約為0.000357。

下圖：包括氣泡發生器、溫度控制裝置、氣體處理系統和中子發生器等組件👇🏻?

圖片來源：MIT官網

BABY實驗與其他文獻中的氚增殖實驗存在的關鍵差異

① 首次完整TBR測量：盡管BABY實驗得出的氚增殖率（TBR）比商業核聚變電廠實現氚自給自足所需的TBR低約四個數量級，但這是首次對完整TBR進行測量。而TBR這一指標對于驗證核聚變領域用于指導工作的氚生產模型至關重要。

② 高能中子源優勢：與其他使用低能中子源的氚增殖實驗不同，BABY實驗采用了14MeV的高能中子源。這些高能中子源復制了D - T反應產生的中子能量，使得該實驗結果能更貼近核聚變電廠包層可能出現的情況。

③ 氚行為的復雜性：在BABY實驗中，用氦氣收集到的氚幾乎全部以不溶形式存在，而非預期的可溶形式。這一結果表明氚行為復雜，凸顯了通過直接實驗來驗證模型的必要性。

“這些成果標志著核聚變電廠燃料自給自足道路上邁出了一小步，但卻至關重要。”

---

三、下一階段規劃

該實驗采用了規模更大的1升裝置，使用了不同的鋰混合物，并采用了更為精細的設計，以解決BABY實驗中發現的差異。

以上概念驗證旨在為LIBRA?(Liquid Immersion Blanket: Robust Accountancy，液態浸沒包層：穩健核算）實驗做準備。

💡 以上內容來自“核聚變商業化”原創