STEP將取代JET在英國製造核融合，但也將產生電力

新的球形託卡馬克能源生產（STEP）計畫將在諾丁漢郡建造，旨在利用開創性的反應器技術，最終證明聚變作為安全且可能取之不盡的低碳能源的前景。

STEP 繼承了牛津大學的歐洲聯合環面 (JET) 項目，該項目於 12 月進行了最新實驗，並將於週四公佈「最終結果」。

這項轉變發生之際，高能源價格和廣泛的不確定性以及成本高昂的氣候政策正在推動核融合等新能源形式的發展

「近年來，全球對聚變的興趣…經歷了非凡的轉變，」負責管理英國聚變計劃的英國原子能管理局 (UKAEA) 副執行董事 Tim Bestwick 說。

「改變最大的是人們普遍認識到我們需要具有聚變能源特徵的東西來克服我們在安全和低碳能源方面面臨的挑戰，」他說。

聚變的偉大前景是，透過重新產生產生太陽熱量的反應，發電廠將能夠在世界任何地方產生豐富的能源。

該反應不會產生長壽命的放射性廢物，可以發現大量的同位素，一小杯燃料就有可能為一個家庭提供數百年的電力。然而，經過四十年的實驗，該技術仍遠未證明其可以大規模商業發電。到目前為止，能量增益聚變，即能量生產超過消耗， 僅在利弗莫爾實驗室發生。

英國一直處於核融合研究的前沿，這在很大程度上要歸功於 20 世紀 80 年代初決定在牛津郊區建立 JET（歐盟成員國、瑞士、英國和烏克蘭之間的合作計畫）。

JET 於1984 年由伊莉莎白二世女王啟動，於1991 年創造了第一個氘和氚等離子體，並於1997 年創造了產生能量的世界紀錄。2021 年，JET 創下了另一個里程碑，在五秒鐘的反應內產生了足以沸騰的能量60個水壺，雖然這遠少於實驗消耗的能源。

根據政府目前的時間表，STEP機器不會在2040年初之前投入運作。但環境和政治上的緊迫性可能會提前，也因為很早之前就有承諾生產聚變發電廠的實驗，例如那些來自麻省理工學院的。

「我們將非常仔細地考慮是否可以加快進展，」負責建造該工廠的政府機構英​​國工業融合解決方案公司首任總裁 David Gann 表示。

Gann 表示，人工智慧，特別是機器學習，將在 STEP 中發揮關鍵作用，使科學家能夠在投入專案之前測試該技術的數位版本。

STEP 與 JET 一樣，將是一種稱為託卡馬克的聚變機器。但江恩表示，雖然 JET 和世界各地其他 50 個左右正在運行的託卡馬克裝置是甜甜圈形狀的，但 STEP 將是球形的，就像「薄核的蘋果」。

透過使過熱等離子體更靠近機器壁，球形託卡馬克理論上可以變得更緊湊，並使用更小、更便宜的磁鐵。這可以使其更容易商業化，儘管這需要大量的工程工作。

託卡馬克裝置將等離子體加熱到比太陽中心高 10 倍的溫度，並使用溫度接近零度（-273℃）的液態氦作為超導磁鐵的冷卻劑。

「我們擁有太陽系中最熱的地方和地球上一些溫度最冷的地方，彼此之間的距離不到兩米，」前JET 營運主管、現任UKAEA 工程和計算執行董事喬·米爾尼斯(Joe Milnes)說。 「如何創造一台能夠應付這項挑戰的機器？我們需要忙碌起來並實現這一目標。”

聚變的一個優點是，與核分裂不同，它不會產生必須在安全的筒倉中儲存數千年的乏放射性燃料。聚變產生的問題是中子的產生，但矛盾的是，中子可以以不同的方式使用，以產生具有不同目的的放射性同位素或用於裂變發電廠。然而，正常聚變和中子產生的問題將是這些機器的主要問題。