核聚变燃料：氘氚的进步可能使人造太阳成为现实

氘和氚是两种氢同位素，它们可以通过核聚变彻底改变能源生产方式。

科学家声称，利用轻元素的不同同位素可以实现核聚变。然而，氘和氚这两种氢同位素被认为是聚变装置最有效的核燃料。

值得注意的是，核聚变装置产生的无限清洁能源可能是产生无排放能源的更好方式。

一个容量为 1000 兆瓦的传统燃煤发电厂每年需要 270 万吨煤，这一过程会产生大量碳排放。而具有相同产量的核聚变电厂每年只需要 550 磅(250 千克)的燃料，其中一半是氘，一半是氚。

氘可以从所有形式的水中蒸馏出来，是一种广泛可用、无害且几乎取之不尽的资源。氘很常见：海水中每 6,500 个氢原子中约有 1 个是氘。

另一方面，氚是氢的一种快速衰变放射性元素，在自然界中仅以微量存在。研究人员声称，它只在高层大气中自然形成。

氚可以生产

氚也可以在聚变反应中通过与锂接触而产生。然而，科学家表示，氚是在从等离子体中逸出的中子与托卡马克壁中所含的锂相互作用时产生或“增殖”的。据称，

氚是商业聚变发电最有效的成分。在这方面，德国卡尔斯鲁厄氚实验室率先开展了安全氚处理和燃料循环研究。

研究人员表示，氚燃料循环的技术要求和挑战基本上不受磁约束或惯性约束选择的影响。

必须将氚注入反应位置

无论如何，必须储存氚，将其注入反应场所，并且必须有效处理废气——未燃烧燃料、氦“灰”、其他副产品和许多二次杂质的复杂混合物。

此外，据创新新闻网报道，必须建立一个外循环，对通过聚变中子与锂的反应产生的氚进行净化并准备重新注入。

该公司正在开发渗透屏障概念以减少氚的迁移。

该工艺还将有助于建立同位素分离系统，以提高氚工厂的回收率，并提供用于对工艺、组件和整个系统进行全面氚鉴定的氚实验装置。

面向氚的组件的生命周期终止解决方案

该公司还正在开发面向氚的组件的生命周期终止解决方案，以减少受污染的废物。

TLK 正在建立用于去除大面积表面污染的紫外线/臭氧清洗方法，并实现原位去污。此外，该公司还在研究通过先进的真空炉处理进行去污。

该实验室面积达 1600 平方米，拥有 20 多个独立的手套箱，可同时进行大量实验，并重新设置和拆除。这对于快速发展的氚研究环境至关重要。据该公司称，卡尔斯鲁厄氚中微子实验 (KATRIN) 最近在直接测量中微子质量方面取得了成功，从而获得了全世界的关注。

它自 2018 年起在 TLK 运行，提供了世界领先且公认的中微子质量上限结果。这主要归功于 TLK 开发的气态无窗氚源与 TLK 氚基础设施的结合。

至2024年6月，已实现氚循环超过1000天，总产量达31千克氚(纯度为98.5%)，这是世界上任何其他实验室都无法比拟的壮举。