欧洲联合环面的聚变能科学家和工程师开发了一种世界领先的方法，涉及激光释放和测量聚变能托卡马克中捕获的氚。
大多数创造商业核聚变的方法都倾向于使用两种氢同位素——氘和氚。它们在托卡马克和未来的聚变发电厂中是首选。
氘含量丰富，可以从海水中提取。氚是氢的放射性同位素，稀缺，半衰期约为 12 年。当它们融合在一起时，它们会产生氦和大量的能量。
“当你运行氘-氚聚变过程时，氚在能量反应过程中被托卡马克的内壁吸收，”英国原子能管理局侵蚀和沉积小组负责人Anna Widdowson说。
“它从组件表面扩散到材料中并被捕获。被捕获的氚的量需要作为聚变燃料循环中氚整体管理的一部分进行考虑。因此，需要一种在托卡马克壁中释放和测量氚的方法，“她继续说道。
世界领先的英国原子能管理局JET研究设施的EUROFusion科学家和工程师成功地使用基于激光的诊断方法来做到这一点。激光诱导解吸四重质谱 – 激光脉冲材料和表面释放和测量氚的行为 – 以前从未在氘-氚聚变环境中尝试过。
通过在JET中用高功率激光快速加热瓷砖，这会导致瓷砖表面沉积物中保留的气体快速膨胀和蒸发。然后使用质谱仪识别和测量释放的气体，包括氚。
LID-QMS激光瞄准的控制极具挑战性。激光束路径长 35 米，能够在短短两秒内沿蛇形路径提供 100 个相距 3 毫米的激光点。
相同的基于激光的技术可以应用于未来的聚变机，这些聚变机具有不同的容器内壁复合材料，为容器内氚监测提供了潜力，从而提高了操作效率。
Widdowson博士说：“这是一项巨大的成就，展示了一种可靠的方法来测量聚变装置中保留的氚，而不会中断昂贵的操作以取样材料。“LID-QMS是一项开创性的工作，是UKAEA和德国Forschungszentrum Jülich同事之间的真正合作成果。这将有助于为未来氘氚聚变机的氚库存管理和操作提供信息。
LID-QMS诊断实验是JET的最后一次实验之一，其科学操作将于今年年底结束。
JET将在2024年初进入其生命周期的下一阶段，进行重新利用和退役，这将持续到2040年左右。
JET在加速聚变能源的发展方面发挥了关键作用，聚变能源有望成为世界未来能源供应中安全、低碳和可持续的一部分。
英国的下一个氘氚聚变设施，原型聚变发电厂STEP，将于2040年在诺丁汉郡建成。
