STEP组件将在捷克研究堆接受测试

LVR-15 研究堆(图片来源：CVŘ)

UKAEA 代表英国政府开展聚变能源研究，监督该国的聚变计划，包括 MAST 升级(巨型放大器球形托卡马克)实验以及在卡勒姆举办最近关闭的欧洲联合环面(JET)，该项目运行于来自欧洲各地的科学家。它还正在开发自己的聚变发电厂设计，计划在诺丁汉郡的西伯顿建造一个名为STEP(用于能源生产的球形托卡马克)的原型，该原型将于2040年开始运营。

根据一项多年的设施使用协议，UKAEA 和 Řež 研究中心 (CVŘ) 将开发一种首创的测试装置 - 称为 Hi-CrIS(高中子注量超导体低温辐照) - 提供有关效果的数据聚变相关中子谱对高温超导带材超导特性的影响。这些将在STEP原型工厂中用于限制聚变等离子体，其温度可以达到太阳核心十倍的温度(约1.5亿摄氏度)。

该设备预计将于 2026 年投入运行，将产生测试结果，以帮助为 STEP 的超导磁性组件的设计和使用寿命提供信息。这些组件将在低温下运行，并且由于它们靠近聚变等离子体，因此将受到高能中子的高通量影响。

实验期间，将使用 CVŘ 的 LVR-15 轻型水箱型研究堆对样品进行高能中子辐照。然后，它们将在测试装置设置内运输和测量时保持在 -253°C。

Hi-CrIS 测试装置将允许 HTS 带样品冷却到与 STEP 超导磁体预期相同的低温。在辐照、运输和测量过程中保持样品温度对于了解高温超导带在其操作环境中如何降解至关重要。

STEP 大楼的外观(图片来源：UKAEA)

UKAEA STEP Hi-CrIS 技术负责人 Fiona Harden 表示：“我们很高兴与 CVŘ 达成这项协议，使用他们的 LVR-15 研究堆建造和运行复杂的测试装置。” “Hi-CrIS 的目标对于聚变发电厂的设计至关重要，我们的合作伙伴也认识到了这一重要性，他们与我们公开合作以落实该协议。

“我们很高兴在 UKAEA 的卡勒姆校区接待 CVŘ 代表，促进 UKAEA 和 CVŘ 的密切合作以实现我们的目标，同时最大限度地提高该协议将产生的许多次要效益。”

CVŘ 业务开发经理 Marek Miklos：“与 STEP 团队合作是一个绝佳的机会，可以支持英国世界领先的聚变能源工厂原型开发计划。Hi-CrIS 测试台将为进一步的材料研究提供大量机会用于聚变应用。”

UKAEA 指出，除了测试超导组件外，Hi-CrIS 还可以为未来聚变发电厂的潜在开发进行替代材料测试。

STEP 第一阶段工作的目标是在今年年底前完成“概念设计”。英国政府为此部分提供 2.2 亿英镑(2.27 亿美元)资金。下一阶段的工作将包括详细的工程设计，同时寻求构建原型的所有相关许可和同意。最后阶段是施工，预计于 2040 年左右开始运营。目标是到 2032 年完成全面设计并获得施工批准，从而启动施工。

STEP的技术目标是： 提供超过100兆瓦的可预测净电力;创新以利用发电以外的聚变能源;确保氚的自给自足;在适当的融合条件下鉴定材料和部件;并开发一条可行的途径来降低生命周期成本。