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世界最大聚变装置JET将实现闭合氚循环

发布时间:2015-10-14 14:09   

正在JET上进行的改进措施将会降低卡勒姆聚变中心对环境的影响,并大大减少废物管理 成本。

在卡勒姆聚变中心正在进行的系列建设项目中,一个小而重要的新装置很容易被忽视——JET水提氚系统(Water Detritiation System WDS)。它已经被设计用来循环聚变实验中的氚,以减少需要厂区外处理设备才能处置的放射性废物。

氚是聚变反应的两种燃料之一,将用于将来商用的托卡马克反应堆中,因此同样也是聚变研究中的重要原料,尤其是在JET——目前唯一一个能够使用它的装置上。卡拉姆聚变中心储存有少量的氚,该部分氚将被CCFE用于JET的下一次氘氚运行实验。氚是一种放射性物质,在实验前、实验中以及实验后,都需要谨慎的操作。任何与氚相接触的材料都有可能被氚化,结果可能导致放射性废物的产生。至今为止,卡拉姆聚变中心没有适当的设备,被氚化的材料需要被运送到仓库进行贮藏,或是运送至能够处理这些废物的处理厂。

这种现状将会随着水提氚系统的投入使用而开始改变。WDS将对水中的氚进行分离和处理,使之可以再投入JET中使用。这是一项很大的改进,此前氚化水必须运送至加拿大进行处理。(氚化水本身是人们有意制备的:在氚到达外界环境之前将其俘获,与氧结合形成水,随后再收集水)

WDS将会对氚化水进行一系列的处理。首先,氚化水进入过滤系统进行过滤,以确保水的化学纯净;被过滤后的水将进入电解槽中,电解槽将水电解为核素氧和氢。随后,纯净的氧被排出,氢的核素(包括氚)被运送至低温蒸馏系统。在低温蒸馏系统中,氚被提取以进行安全储存和再次利用。目前,其余纯净的氢将会被排出,但将来可能进行改进——安装燃料单元,并使用这些氢来产生电力,以帮助维持WDS的运行。

WDS每年将能够处理超过20吨的氚化水。该装置已经建造完成,目前正在进行设备的安装。WDS预计在2016年初投入使用——恰恰是JET氘氚实验之时。

除此之外,另一个氚处理设施也即将问世——材料提氚设备。材料除氚设备将对固体氚污染废物进行类似的处理。它将在熔炉中处理从JET中提取出的含氚金属废物,释放出的氚将被制成水的形式,随后在WDS系统中进行处理。

相关工作由卡拉姆聚变中心氚工程与科学团队监督,该团队国际领先的氚技术曾为日本福岛第一核电站的善后清理工作提供过指导。

氚工程与科学团队的Robert Smith说:“不仅是在实验室中,新设备将在实际以及工业规模层面证明聚变能是清洁的。闭式聚变燃料循环包含对所产生废料的后处理和循环再利用,它不仅与聚变堆本身经济性相关,同时也与大型实验装置如JETITER的运行直接相关。WDS对我们来说是一项十分有意义的工作,从大型加工厂到个人仪表,一切都必须在机构内部进行设计和建造。这项工程是锻炼和培养下一代工程师和科学家的关键,他们以及他们的经验正是ITER和聚变能示范堆所需要的。

中国核网编译,文章来源:卡拉姆聚变中心(CCFE),转载请注明转自“中国核网”。

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