MAST Upgrade完成双束箱吊装

英国原子能机构（UKAEA）的工程团队已取得一项技术里程碑：他们在UKAEA位于Culham Campus的园区内，将一个重达12吨的双束箱精确吊装到位，用于英国旗舰聚变装置MAST Upgrade。

Mega Amp Spherical Tokamak（MAST）Upgrade是英国旗舰级国家聚变研究装置，目前是全球运行中最大的球形托卡马克。该装置的重点并非发电，而是作为试验平台，用于研究未来商用聚变得以实现所需的极端物理、材料和排气技术。

双束箱采用双层结构，设计用于容纳两台中性束注入器（NBI）。中性束注入器在聚变研究中发挥关键作用，它将高能中性原子射入等离子体，使其温度升至3000万摄氏度以上。

“双束箱的吊装是MAST Upgrade迈出的重要一步，”UKAEA的MAST Upgrade运营负责人Andrew Thornton表示，“通过将加热功率翻倍，我们将能够探索此前根本无法达到的等离子体条件。我们将能够研究高压等离子体的稳定性，同时测试MAST Upgrade排气系统如何应对这些温度更高、性能更强的等离子体。”

通过在MAST Upgrade现有设备基础上增加两台注入器，新设施将使该装置的中性束加热功率由4.4兆瓦提升至8.8兆瓦，翻倍增长。等离子体温度预计将从3000万摄氏度提升至6000万摄氏度，这将使研究人员能够探究未来聚变发电厂所需的技术与物理问题，包括英国的能源生产球形托卡马克（STEP）。

完成后的双束箱容器（包括箱盖）重量约为15吨，容积为20立方米，采用316L不锈钢制造。该材料因强度高、耐久性好、耐腐蚀，被广泛应用于海上基础设施和医疗植入物领域。此外，该材料具有良好的真空兼容性，这对容器内部所需的超高真空条件至关重要。

预计所有主要硬件将于2027年秋季末前完成制造并安装到双束箱容器内。随后，该真空密封容器将进行调试，以用于计划于2028年开始的科学实验。

双束箱吊装是MAST Upgrade正在进行的更广泛工程工作的一部分，其中包括安装新的电子Bernstein波（EBW）微波加热系统。其他正在进行的工程升级包括：

- 转移并改造来自已退役的Joint European Torus（JET）的电源设备；

- 制造和安装束线模块，该模块将使中性束得以形成并注入等离子体；

- 制造和装配低温泵，该泵即将安装在双束箱容器内，用于控制双束箱内的压力；以及

- 安装正离子中性束注入器（PINIs）。

EBW技术计划用于STEP。STEP是英国的一项计划，旨在设计、建造和运行全球首座具有商业可行性的原型聚变发电厂。STEP由UK Fusion Energy Ltd（UKAEA的子公司）负责领导，旨在推动聚变从纯科学实验转变为全国电网中的实际组成部分。

该电站正在英格兰北诺丁汉郡的West Burton建设，厂址为一座former燃煤电站的旧址。与MAST Upgrade或ITER等实验性试验平台不同，STEP旨在实现具体的工业化里程碑。其目标是向英国电网直接输送约100兆瓦电力。该反应堆将测试并验证氚增殖包层，确保电站能够在内部产生自身所需的氢同位素燃料供应。其目标是建立标准化的设计蓝图和供应链，使工业合作伙伴能够轻松复制，从而在全球建设一批商用聚变电站。