英國原子能管理局

英國原子能管理局

UK Atomic Energy Authority 簡稱UKAEA,成立於1954年,為英國商業、能源與產業戰略部下屬的國立研究機構, 實施英國與歐洲的可控核聚變相關的研究。 現管理運營著世界上最重要的磁約束核聚變反應堆之一——歐洲聯合環 Joint European Torus (JET)和 最先進的球形托卡馬克——兆安球形托卡馬克 Mega Amp Spherical Tokamak Upgrade(MAST-U)。作為世界上最著名的核聚變與電漿研究中心之一,UKAEA承擔著大量的國際熱核聚變實驗堆ITER和歐盟商業聚變堆DEMO 的研究、設計與技術開發工作,並於近年開啟了世界上首座商業聚變發電站STEP的設計。

基本介紹

  • 中文名:英國原子能管理局
  • 外文名:UKAEA
  • 別名:卡勒姆核聚變能源中心 CCFE
  • 成立時間:1954年
  • 地址:英國牛津 卡勒姆科學中心 Culham Science Center
  • 機構性質:國家實驗室
  • 負責人:Professor Ian Chapman
歷史沿革,科研成果,使命與目標,

歷史沿革

二戰之後,英美核研究合作中斷,英國決心獨立開展核武器以及核能的研究開發,大量參與曼哈頓計畫的英國科學家返回英國。 英國原子能管理局(UKAEA)成立於1954年,丘訂捆獄吉爾政府設立一個新機構,經營全國的核研究項目,包括熱核武器的開發。 在以後的十年里,UKAEA受到英國首相的直接領導。UKAEA負責開發英國的核威懾武器和制定未來核電站的反應堆技術。1956年,UKAEA 成功開發出世界上第一個乎院凝商用核電反應堆。英國於1957年成功試驗了第一顆氫彈, 成為第三個擁有熱核武器的國家。
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UKAEA
UKAEA於20世紀50年代便開展可控核聚變的研究,並設計出同時期世界上最傑出的聚變堆ZETA。 UKAEA於1960年購入牛津郡的前皇家空軍基地卡勒姆園區,作為其主要地址直至今日。至1983年,卡勒姆實驗室設計建造了30種不同的聚變試驗裝置來測試不同的概念模型,平均起來多於每年一個。1969年, 5名卡員駝微備勒姆的科學家飛赴莫斯科,調研了 蘇聯設計的名為托卡馬克的聚變裝置。卡勒姆科學家們測量到蘇聯的裝置能實現超過一千萬度的高溫,遠超過同時期其他設計,從而確定了托卡馬克作為最成功的核聚變裝置的地位,並將其引入了西方。 這次跨越鐵幕的旅行啟發了後續的其他主要核聚變裝置,比如JET與ITER。 自1971年後,UKAEA 經歷了複雜的重組和私有化過程,轉讓了武器、核燃料等業務,現專注於可控核聚變極其相關科技的研究開發。

科研成果

歐洲聯合環 JET
歐洲聯合環JET是現階段世界上最大與最先進的托卡馬克(在ITER完成之前),JET 內的電漿上實現了太陽系內最高的溫度,比太陽本身要熱得多。於1983年開始運行, JET是世界上唯一的能實現氘—氚聚變的托卡馬克,是人類核聚變探索之路的重要里程碑,它的成功導致了後來ITER的誕生,增強了托卡馬克作為未來人類實現核聚變反應堆途徑的自信。
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Joint European Torus
1997年JET進行的氘—氚聚變店匪拒墓實現了16.1MW的聚變能,這一數據至今仍保持世界紀錄。
自1983年的第一次電漿試驗以來,JET已經成功運行了超過30年,仍然保持在世界可控核聚變研究的最前沿。 作為ITER的試驗床,JET為ITER的設計提供電漿物理、系統與材料的測試。在EUROfusion的支持下,每年有超過350名歐盟科學家(包括英國、瑞士與烏克蘭)和更多的來自全球各地的科學家參與到JET的實驗中。在2019年,JET開始了新一輪的氘—氚聚變試驗。
兆安球形托卡馬克 MAST-U
MAST以及它的升級版MAST-U,是世界上最大的球形托卡馬克。不同於傳統的像個甜甜圈形狀的托卡馬克(比如JET 和ITER),球形托卡馬克的形狀有更小的縱橫比(MAST為1.4而JET為2.5),形狀更像一個蘋果。球形托卡馬克有著更長的磁約束時間,更強的電漿穩定性,且所需的約束磁場比傳統托卡馬克更小。球形托卡馬克能更有效地利用磁場,且其總體積也可以更緊湊,是緊湊型的托卡馬克的好選擇。
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MAST-Upgrade
經歷過2000-2013年的運行實驗,MAST 經歷了重大的升級。其中升級的一個重點是進入了最先進的super-X diverter,若成功,這些關鍵技術旋跨市將被套用於ITER和DEMO上。MAST-U是人類探索緊湊型托卡馬克的最好的平台。升級後的MAST-U將於2020年開始運行。
球形托卡馬克發電站 STEP
2019年10月,英國首相鮑里斯 . 詹森宣布了英國將於2040年實現世界上第一個商用核聚變發電站STEP,並批准了總經費2億2千萬英鎊,進行為期共五年的STEP集成概念設計(始於2019年4月)。STEP全名為Spherical Tokamak for Energy Production,這項計畫分為若干個階段,它旨在利用球形托卡馬克來實現緊湊型核聚變反應堆,並實現商業價值,其具體目標包括:
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STEP
  1. 實現超過100MW的淨髮電
  2. 利用創新實現發電以外的聚變能的利用
  3. 保證氚自持
  4. 發展適合聚變條件的材料愉盛與器件
  5. 尋找一條可行的可負擔的生命周期成本控制方法
聚變相關科技
UKAEA以可控核聚變為中心,發展出若干個先進的相關科技研發平台, 比如先進材料研發中心MRF (Material Research Facility),機器人中心RACE (Remote Applications in Challenging Environments),挨頸碑聚變測試中心FTF(Fusion Test Facility),H3AT, 和高性能計算平台等。

使命與目標

摘要: 該UKAEA是國際馳名的核退役和核聚變能源研究組織。主要受歐洲原子能共同體EURAtom與英國工程與物理基金會EPSRC的資助。
兆安球形托卡馬克 MAST-U
MAST以及它的升級版MAST-U,是世界上最大的球形托卡馬克。不同於傳統的像個甜甜圈形狀的托卡馬克(比如JET 和ITER),球形托卡馬克的形狀有更小的縱橫比(MAST為1.4而JET為2.5),形狀更像一個蘋果。球形托卡馬克有著更長的磁約束時間,更強的電漿穩定性,且所需的約束磁場比傳統托卡馬克更小。球形托卡馬克能更有效地利用磁場,且其總體積也可以更緊湊,是緊湊型的托卡馬克的好選擇。
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MAST-Upgrade
經歷過2000-2013年的運行實驗,MAST 經歷了重大的升級。其中升級的一個重點是進入了最先進的super-X diverter,若成功,這些關鍵技術將被套用於ITER和DEMO上。MAST-U是人類探索緊湊型托卡馬克的最好的平台。升級後的MAST-U將於2020年開始運行。
球形托卡馬克發電站 STEP
2019年10月,英國首相鮑里斯 . 詹森宣布了英國將於2040年實現世界上第一個商用核聚變發電站STEP,並批准了總經費2億2千萬英鎊,進行為期共五年的STEP集成概念設計(始於2019年4月)。STEP全名為Spherical Tokamak for Energy Production,這項計畫分為若干個階段,它旨在利用球形托卡馬克來實現緊湊型核聚變反應堆,並實現商業價值,其具體目標包括:
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STEP
  1. 實現超過100MW的淨髮電
  2. 利用創新實現發電以外的聚變能的利用
  3. 保證氚自持
  4. 發展適合聚變條件的材料與器件
  5. 尋找一條可行的可負擔的生命周期成本控制方法
聚變相關科技
UKAEA以可控核聚變為中心,發展出若干個先進的相關科技研發平台, 比如先進材料研發中心MRF (Material Research Facility),機器人中心RACE (Remote Applications in Challenging Environments),聚變測試中心FTF(Fusion Test Facility),H3AT, 和高性能計算平台等。

使命與目標

摘要: 該UKAEA是國際馳名的核退役和核聚變能源研究組織。主要受歐洲原子能共同體EURAtom與英國工程與物理基金會EPSRC的資助。

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