美日欧合作推进聚变研究

这项工作是美国普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）、日本量子科学技术研究开发机构（QST）和欧洲聚变能源组织（F4E）之间新协议的一部分，旨在促进研究人员之间更广泛的合作。

"PPPL是首批将其设备直接安装在JT-60SA中的美国机构之一，"PPPL先进项目负责人Luis Delgado-Aparicio表示。他与PPPL首席研究物理学家Masayuki Ono共同领导参与该项目的PPPL团队。

根据该协议，实验室将提供一种称为X射线成像晶体谱仪（XICS）的测量工具或诊断设备。XICS将帮助科学家更好地理解和控制JT-60SA内部的等离子体。这个重达四吨的设备将于2026年冬季安装，并在当年夏季开始收集数据。将XICS诊断设备安装在世界最大的聚变托卡马克装置上，使美国及其与日本的战略伙伴关系达到新水平。

连接XICS诊断设备与JT-60SA的阀门由日本金属技术公司制造。该阀门由PPPL、QST和MTC团队在Luis F. Delgado-Aparicio和Masayuki Ono的领导下专门设计，他们在照片中从左至右分别位列第五和第六位。（照片来源：Luis F. Delgado-Aparicio）

类似的系统在温度变化时有时会提供不准确的测量结果。但PPPL的XICS具有先进的校准系统，可确保每次测量都高度准确，无论密度和温度如何变化。这种精度水平对于实现商业聚变电站所需的稳定、高性能等离子体条件至关重要。

在ITER投入运行之前，JT-60SA将是最强大的托卡马克装置。ITER是正在法国建造的多国聚变设施。尽管JT-60SA比ITER小，但其功率密度（单位体积的功率）将异常高，使科学家能够探索新的等离子体行为并测试未来电站的概念。

"这种校准方案以前从未在如此大的规模上实施过，"Delgado-Aparicio说。"因为JT-60SA将是一台如此强大的机器，我们将获得以前从未实现过的运行条件。测量需要非常准确，我们才能学习这些新运行模式的科学知识。"

当JT-60SA的运营商决定为其诊断系统寻求国际合作时，PPPL是自然的选择，因为该实验室在过去二十年中开创并完善了这种诊断技术。实验室在开发全球使用的诊断系统方面也有着悠久的历史。PPPL的XICS系统已经安装在世界上多个聚变装置上，包括日本的大型螺旋装置和德国的Wendelstein 7-X。

"XICS是必不可少的。您需要类似的东西来从等离子体获取数据并进行物理分析。这就是我们被选为第一个与JT-60SA合作的美国机构的原因之一，"Ono说。

合作不仅仅限于为托卡马克或聚变系统提供设备。PPPL科学家将在本地和远程操作诊断设备、分析数据并与国际聚变界分享发现。获得的知识将为ITER和未来示范电站上类似诊断设备的设计和运行提供参考。

"利用海外设施对于美国的聚变研究达到世界一流水平非常重要，"Ono表示。

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