Culham Center for Fusion Energy

Culham Center for Fusion Energy

Flygfoto över Culham Center for Fusion Energy
Etablerade	1965 ( 1965 )
Laboratorietyp	Nationellt vetenskapligt forskningslaboratorium
Forskningsområde	Tillämpad vetenskap Kärnfusion
Personal	900
Plats	Culham , Oxfordshire, England
Driftsbyrå	United Kingdom Atomic Energy Authority
Hemsida	ccfe .ukaea .uk
Karta

Culham Center for Fusion Energy ( CCFE ) är Storbritanniens nationella laboratorium för fusionsforskning . Det ligger vid Culham Science Center , nära Culham , Oxfordshire, och är platsen för Joint European Torus (JET), Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) och den nu stängda Small Tight Aspect Ratio Tokamak (START).

Tidigare känt som UKAEA Culham , bytte laboratoriet namn i oktober 2009 som en del av organisatoriska förändringar vid dess moderorgan, United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA).

Sedan 2016 har föreståndaren varit professor Ian Chapman och centret har varit engagerat i arbetet med den slutliga detaljdesignen av ITER samt förberedande arbete till stöd för DEMO .

2014 tillkännagavs att centret skulle inrymma det nya RACE (Remote Applications in Challenging Environments) .

Culham Science Center

Centret upptar platsen för det tidigare Royal Navy-flygfältet RNAS Culham (HMS Hornbill), som överfördes till UKAEA 1960. UKAEA fortsätter att driva platsen och är den stora hyresgästen.

Förutom CCFE, huserar centret UKAEAs huvudkontor och är värd för många kommersiella och andra organisationer.

Det är också hem för Upper Thames Valley Sunday League fotbollsklubben JET FC

Historia

UKAEA öppnade officiellt Culham Laboratory 1965, efter att ha flyttat sin fusionsforskningsverksamhet från den närliggande forskningsplatsen Harwell . Culham slog också samman fusionsaktiviteter vid Aldermaston och andra platser i Storbritannien för att bilda ett nationellt centrum för fusionsforskning. John Adams , som skulle fortsätta att bli generaldirektör för CERN , utsågs till den första direktören för laboratoriet.

Culham byggde nästan 30 olika experiment under sina första två decennier när en mängd olika fusionskoncept prövades; bland dem stötvågor, magnetiska spegelmaskiner , stellaratorer och levitroner. Under 1970-talet fokuserades forskningen på magnetisk inneslutningsfusion med hjälp av tokamak -anordningen, som hade framstått som den mest lovande designen för en framtida fusionsreaktor. I slutet av 1960-talet hade forskare från Culham redan hjälpt till med utveckling av tokamak genom att använda laserspridningsmätningstekniker för att verifiera de mycket lovande resultaten som den ryska T3-enheten uppnådde. Detta ledde till antagandet av tokamak av majoriteten av fusionsforskningsinstitutioner internationellt.

1977, efter utdragna förhandlingar, valdes Culham som plats för Joint European Torus (JET) tokamak. Konstruktionen började 1978 och slutfördes i tid och inom budget, med första plasma i juni 1983. Sedan dess har maskinen satt en rad fusionsmilstolpar, inklusive den första demonstrationen av kontrollerad deuterium-tritium fusionskraft (1991) och den rekordhöga fusionseffekten på 16 megawatt (1997). Inledningsvis drevs JET-anläggningen av ett multinationellt team som en separat enhet på Culham-anläggningen enligt JET-avtalet om gemensamma företag. Sedan 2000 har UKAEA dock ansvarat för driften av JET på uppdrag av sina europeiska forskningspartners, genom ett kontrakt med Europeiska kommissionen .

På 1980-talet var Culham Laboratory avgörande för utvecklingen av det sfäriska tokamak -konceptet – en mer kompakt version av tokamak där plasma hålls i ett snävare magnetfält i form av ett "kärnat äpple" istället för den konventionella toroidformen. Detta anses erbjuda potentiella fördelar genom att möjliggöra mindre, mer effektiva fusionsenheter. START-experimentet (Small Tight Aspect Ratio Tokamak) i Culham (1991-1998) var den första sfäriska tokamak i full storlek. Dess imponerande prestanda ledde till konstruktionen av en större enhet, MAST (Mega Amp Spherical Tokamak), som fungerade mellan 2000 och 2013.

Direktörer

• 1960–1966: John Adams
• 1966–1981: Bas Pease
• 1981–1990: Mick Lomer
• 1990–1996: Don Sweetman
• 1996–2002: Derek Robinson
• 2002–2003: Frank Briscoe (tillförordnad regissör)
• 2003–2008: Christopher Llewellyn Smith
• 2008–2016: Steven Cowley
• 2016–nutid: Ian Chapman

Aktuell verksamhet

Storbritanniens fusionsprogram

CCFE har ett brett aktivitetsprogram som omfattar tokamak plasmafysik, teknikutveckling för DEMO-prototypen av fusionskraftverk, utveckling av material som lämpar sig för en fusionsmiljö, ingenjörsaktiviteter, utbildning av studenter, akademiker och lärlingar samt offentlig och branschuppsökande verksamhet. verksamhet.

Den deltar också i ett samordnat europeiskt program, som förvaltas av EUROfusion -konsortiet av forskningsinstitut. Detta är inriktat på att leverera den europeiska fusionsfärdplanen, med målet att uppnå fusionsel till 2050.

CCFE är involverat i ett antal andra internationella samarbeten, särskilt ITER-tokamak som byggs i Cadarache i Frankrike. Förutom att bidra till vetenskapliga förberedelser för ITER med plasmafysikexperiment i Culham, utvecklar CCFE teknologi för projektet – såsom fjärrhanteringsapplikationer, specialiserade värmesystem och instrumentering för plasmamätningar ('diagnostik').

I juni 2021 tillkännagavs att en ny fusionsdemonstrationsanläggning skulle byggas vid CCFE, av ett konsortium som inkluderar General Fusion med stöd från Jeff Bezos . Det är planerat att vara i drift 2025.

MAST-uppgradering

Fokus för det brittiska inhemska fusionsprogrammet är MAST Upgrade – en kraftfullare, bättre utrustad efterföljare till Mega Ampere Spherical Tokamak . Bygget av MAST Upgrade startade 2013 och driftsättningen startade 2019.

MAST Upgrade kommer att implementeras i tre steg. Finansiering överenskoms med Engineering and Physical Sciences Research Council för kärnuppgraderingen (steg 1a), som påbörjade plasmaverksamheten 2020. Två ytterligare faser (steg 1b och steg 2) kommer att följa under senare år med förbehåll för finansiering.

MAST Upgrade har tre huvuduppdrag:

1. Gör argument för en fusion Component Test Facility (CTF). En CTF skulle testa reaktorsystem för DEMO , och en sfärisk tokamak ses som en idealisk design för anläggningen;
2. Lägg till kunskapsbasen för ITER och hjälp till att lösa viktiga plasmafysiska frågor för att säkerställa dess framgång;
3. Testa reaktorsystem. MAST Upgrade kommer att vara den första tokamak som testar den innovativa Super-X- divertorn – ett högeffektavgassystem som minskar kraftbelastningen från partiklar som lämnar plasman. Om det lyckas kan Super-X användas i DEMO och andra framtida fusionsenheter.

Joint European Torus (JET)

CCFE ansvarar för driften och säkerheten av JET -anläggningarna på uppdrag av EUROfusion. Dess ingenjörer ser också till att JET-enheten underhålls och uppgraderas för att möta kraven från forskningsprogrammet. Uppgraderingar görs till stor del med hjälp av ett sofistikerat fjärrhanteringssystem som undviker behovet av manuell inmatning. Till exempel, 2009 till 2011, tog fjärrhanteringsingenjörer bort det inre av JET för att passa en ny innervägg med 4 500 kakel för att göra det möjligt för forskare att testa material för den kommande ITER-tokamak.

Dessutom deltar CCFE i JETs vetenskapliga program tillsammans med de andra 28 EUROfusionsforskningsorganisationerna i hela Europa.

Finansiering

Finansiering av CCFE:s inhemska fusionsprogram tillhandahålls av ett anslag från Engineering and Physical Sciences Research Council. Driften av JET finansieras enligt ett bilateralt kontrakt mellan Storbritanniens atomenergimyndighet och Europeiska kommissionen.

Effekten av Brexit

Enligt en nyhetsrapport från BBC den 29 november 2016: "Sedan omröstningen för Brexit har många i centrum blivit "extremt nervösa" mitt i osäkerhet om framtida finansiering och rörelsefrihet. Fem forskare har redan återvänt till kontinentala Europa med andra som sägs att överväga sina positioner".

Men några av dessa farhågor dämpades under 2019 av nyheten att JET skulle fortsätta att finansieras efter Brexit.

externa länkar

• Officiell hemsida