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未来磁约束聚变反应堆将使用的材料：综述
摘要：本文介绍了 ITER 和 DEMO 级反应堆将使用的主要材料的路线图，并概述了近年来最相关的创新。EUROfusion 开发计划中 FW（第一壁）的主要思想是使用低活化材料。到目前为止，已经提出了几种候选材料：RAFM 和 ODS 钢、SiC/SiC 陶瓷复合材料和钒合金。接下来，将描述最相关的诊断系统和 PFM（面向等离子体的材料），并附上材料选择的相应理由及其主要特性。最后，将对 DEMO 概念设计下一阶段将要开展的未来材料开发活动进行展望，这在很大程度上取决于 IFMIF-DONES 设施的成功，本文还描述了该设施的设计、运行和目标。
对 PILATUS3 CdTe 探测器进行多能量校准，用于磁约束聚变等离子体的硬 x 射线测量
1 普林斯顿等离子体物理实验室，美国新泽西州普林斯顿 08540 2 DECTRIS 有限公司，瑞士巴登-达特维尔 5405 3 威斯康星大学麦迪逊分校工程物理系，威斯康星州麦迪逊 53706，美国 PPPL 开发了基于 PILATUS3 X 100K-M CdTe 探测器的多能量硬 X 射线针孔相机，以安装在 WEST 托卡马克上。该相机将用于研究热等离子体特性（例如电子温度）以及非热效应（例如 LHCD 产生的快速电子尾和逃逸电子的诞生）。该系统的创新之处在于可以为探测器的每个 ~100k 像素独立设置阈值能量。此功能允许以足够的空间和时间分辨率（~1 厘米，2 毫秒）和粗能量分辨率测量多个能量范围内的 X 射线发射。在本工作中，使用钨 X 射线管和各种荧光靶（从钇到铀）的发射，在 15-100 keV 范围内校准了每个像素的能量依赖性。对于每个能量间隔，对应于 K α 发射线对的数据都与特征响应度（“S 曲线”）拟合，该响应度描述了每个像素 64 个可能的能量阈值上的探测器灵敏度；通过对每个 ~100k 像素的电荷灵敏放大器后的 6 位数模转换器的电压进行微调，可以探索这种新颖的能力。本工作介绍了校准结果，包括统计分析。结果发现，可实现的能量分辨率主要受 S 曲线宽度的限制，对于阈值能量高达 50 keV 的情况，S 曲线宽度为 3-10 keV，对于 60 keV 以上的能量，S 曲线宽度为 ≥ 20 keV。
聚变反应堆材料先进制造技术综述
过去几十年的深入研究已将核聚变领域推向了建造能够产生净能量的大型实验系统，目标是建造和运行用于发电和工艺热应用的核聚变动力系统。该领域已发展到最近在美国国家点火装置 (NIF)（一种激光驱动的惯性约束设施）中展示净发电量。正在建造的其他系统（如磁约束国际热核实验反应堆 (ITER)）也配置为展示净发电能力。这些项目以及其他等离子体科学和等离子体约束方面的进步使几家私营和公共资助的公司能够开发用于近期商业发电的发电核聚变系统。
磁化靶聚变推进系统工程
磁化目标聚变 (MTF) 是一种结合了惯性和磁约束聚变方法特点并充分利用了这两个领域的研究成果的推进技术 (Thio, 1999)。MTF 技术有望实现高比冲和低干质量；因此，它非常适合高速度外太阳系旅行的需求，包括载人探索任务。本文报告的工作是作为人类外行星探索 (HOPE) 研究的一部分开展的，该研究是革命性航空航天概念 (RASC) 计划的一部分。HOPE 的目标是设计一种能够对木星卫星卡利斯托进行载人探索任务的飞行器。本文报告的 MTF 推进系统设计是为了满足此次任务的要求而开发的。任务和飞行器的详细信息将单独报告 (Adam, 2003)。
脉冲功率、Z 箍缩及其应用
• 2000 年夏天，我是 SULI/NUF 的学生。 • 那个夏天，我的研究项目是麻省理工学院的磁约束聚变（MCF）托卡马克装置。--低密度，长时间尺度 • 我还在劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）度过了两个夏天，研究间接驱动惯性约束聚变（ICF）。--高密度，短时间尺度 • 被聚变“虫”咬了之后，我去了普林斯顿大学读研究生，并在 PPPL 有一间办公室。 • 我的论文研究方向是 ICF 的一个子领域，称为重离子聚变（用强带电粒子束取代激光）。 • 我研究生涯的总体目标是提高等离子体科学模拟代码的预测能力。我认为自己是一名进行数值实验的计算物理学家。
适用于等离子组件的定制钨晶格结构
核聚变是一种众所周知的能源，它有可能为人类的未来提供可持续、环保、可调度的高功率密度能源供应解决方案。目前，利用核聚变能最有前途的方法是基于专门设计的环形装置内的磁约束高温等离子体 [1]。对热核磁约束聚变的持续研究推动了当前示范聚变反应堆 (DEMO) 的设计活动，该反应堆预计将作为所谓的托卡马克型反应堆实现 [2]。实现 DEMO 反应堆的一个主要挑战是设计和制造高负荷等离子体面对部件 (PFC)，这些部件必须在聚变运行期间承受强烈的粒子、热量和中子通量 [3]。对于此类 PFC，需要特定的高性能材料才能设计出可靠的部件。对于直接面对聚变等离子体的材料，钨 (W) 目前被认为是未来磁约束热核聚变反应堆的首选等离子体面对材料 (PFM)。这主要是因为 W 表现出较高的溅射阈值能量，以及作为聚变反应燃料的氢同位素的低保留率 [4]。对于 DEMO 反应堆中的 PFC，一个特别关键的方面是瞬态壁面负载，例如，由于托卡马克中的等离子体不稳定性而产生的瞬态壁面负载。此类瞬态事件可能导致 PFC 上出现非常强烈的热负载（数十 GW/m 2，持续时间为几毫秒），进而严重损坏反应堆的包层结构 [5]。为了保护聚变反应堆的壁免受此类事件的影响，目前正在研究特定的限制器 PFC。这些组件预计将阻挡到达反应堆壁的短暂而强烈的热脉冲，以使这些限制器组件后面的包层结构不会热过载或损坏。这种限制性 PFC 的一种可能的材料解决方案是使用定制的多孔 W 材料。利用这种超材料，可以实现将由于结合了多孔性而具有的总体低热导率与 W 的有益等离子体壁相互作用特性相结合的组件。然而，W 是一种难以加工的材料，因为它本质上是一种硬而脆的金属，这意味着加工 W 既费力又昂贵。针对这些限制，增材制造 (AM) 方法代表了一种实现几何复杂的 W 部件的通用方法。AM 工艺的特点是，在计算机控制下通过逐层沉积材料来创建三维物体，这意味着使用这种方法可以直接实现具有高几何复杂性的部件。近年来，利用激光粉末床熔合 (LPBF) 技术对金属进行 AM 加工已取得重大进展，该技术无需粘合剂相即可对多种金属进行直接 AM 加工。在 LPBF 加工过程中，原料粉末材料通过聚焦在粉末床上的激光束选择性地熔化和固结 [6]。封面图片展示了通过 LPBF 制造的具有定制晶格结构的 W 样品的顶视图。目前正在针对如上所述的限制器 PFC 研究此类多孔 W 晶格。图示样品是一种晶格结构，它源自基于十四面体重复（开尔文模型）的参数固体模型。这种模型过去也应用于开孔铝泡沫 [7] 并得到验证。图示 W 晶格的参数
2024 - 阿米莉亚·埃尔哈特研究员
Hamda Al-Ali 是伦敦帝国理工学院帝国等离子推进实验室的博士候选人。她的研究重点是新型高功率等离子推进系统的设计和实验鉴定：球形托卡马克推进器。这项创新技术的灵感来自球形托卡马克和磁约束聚变的工作原理。推进器受益于高推进剂电离和利用率，并与多种推进剂兼容，包括水等分子绿色推进剂。球形托卡马克推进器的无电极设计消除了与电极存在相关的问题，例如电极腐蚀和阴极中毒，从而延长了其使用寿命，同时提供了高比冲，以增加有效载荷质量分数并降低航天器发射成本。这些特性和能力使其成为深空探索任务的有吸引力的候选者。这项技术将实现高效的行星际空间探索，并使星际旅行更加可行。
新闻稿
新闻稿 b.NEXT 财团（Assystem、Egis 和 Empresarios Agrupados）与 Fusion for Energy (F4E) 签署 ITER 项目主要建筑工程合同 巴黎，2024 年 11 月 12 日，17:45（CET）-- b.NEXT 财团（Assystem、Egis 和 Empresarios Agrupados）与 Fusion for Energy (F4E) 签署了一份价值数百万美元的合同，该合同有效期至 2030 年，用于 ITER（最大的国际聚变实验）的设计和施工管理活动。基于 b.NEXT 合作伙伴已经提供的专业知识，这份新合同重申了他们作为聚变领域的领导者的地位，他们自 2010 年以来一直支持 ITER。ITER 旨在通过建造使用磁约束的最大装置来证明核聚变的可行性。它汇集了来自 35 个国家的工程师和科学家，他们团结一致，共同致力于开发清洁、可持续的能源。这是一份专注于卓越和创新的战略合同