设计瑕疵：普林斯顿核聚变反应堆*关闭

普林斯顿等离子物理实验室核聚变反应堆照片:PPPL

美国核聚变研究人员明年不会这么高兴。该国旗舰核聚变反应堆项目的失败发生在历时四年、耗资9400万英镑的升级完成不到一年之后。目前，普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的管理人员正在调查是否存在导致反应堆故障的关键部件的制造问题。

PPPL官员表示，该设备将关闭大约一年。更糟糕的是，由美国能源部资助的另外两个反应堆之一计划于9月30日关闭。经过20多年的工作和正式下线，圣地亚哥的反应堆已经成为美国唯一的核聚变实验堆。

“这对每个人都是一个挑战。”阿尔卡托公司的总裁厄尔·马尔马尔说，“虽然我们并不是完全没有反应堆，但这远远不能满足明年的需求。”

这个国家反场箍缩磁约束聚变实验装置(NSTX)于1999年首次投入使用，并于2012年开始升级。像其他托卡马克反应堆一样，这台球形机器使用磁场来限制氢等离子体。然后等离子体被加热，直到原子融合并释放能量。在升级过程中，科学家安装了双强度磁场和第二个中性原子注入口，将等离子体加热到1500万摄氏度。升级后，该设备被重命名为NSTX-美国

PPPL董事斯图尔特·普雷格于9月27日突然辞职，NSTX大学失败的消息被披露。官员们表示，在实验反应堆升级后，从2015年12月的低功率启动到今年7月的关闭，通常只产生10周的高质量数据，其中一个产生电磁力的线圈出现了问题。

然而，普雷格说，他曾考虑在线圈失效前辞去董事一职。在这里工作了8年的普雷格离开后，新的领导班子将负责设备的进一步调查和维修。"这在某种程度上是正常的交接仪式."

起初，PPPL官员拒绝推测线圈故障的原因，并表示调查仍在进行中。然而，实验室后来向《自然》证实，线圈升级可能有问题。据透露，新线圈中使用的铜的强度出现了问题，正是制造过程中的这一错误导致了反应堆在运行过程中熔化。

马里兰倡议核聚变能源联合会主席斯蒂芬·迪恩指出，NSTX大学升级过程中出现的问题表明，更仔细的分析将避免反应堆故障。“虽然错误时有发生，但随着核聚变项目经验的积累，这种错误不应该发生。”

然而，NSTX大学项目主任乔纳森·梅纳德说，熔凝线圈符合实验室标准，但尚不清楚该部件的设计或生产过程中是否存在任何问题。然而，另一个在反应器中具有相似设计和制造工艺的相同等级的铜线圈工作良好。然而，实验室也计划更换线圈。

一位不愿透露姓名的前PPPL研究员表示，新线圈中使用的铜可能太硬，无法弯曲成所需的形状。当电路充满能量来加热线圈时，即使是很小的错误也会引起大问题。

梅纳德说，线圈故障后，x光分析发现结构异常，可能是内部熔化造成的。PPPL科学家计划打开线圈进行进一步研究。"我们正在等待调查结果，以便发表更明确的声明。"他说。

PPPL官员目前无法确定修复该反应堆的成本，但表示重启NSTX-美国核电站需要一年时间。由于该反应堆计划在2016年底暂停运行，进行6个月的维护，研究时间的净损失可能约为半年。

这次失败的影响将远远超出普林斯顿实验室。在麻省理工学院的反应堆关闭后，马尔马尔曾计划将人员转移到NSTX大学。目前，麻省理工学院的研究人员将帮助PPPL重启反应堆，并试图推动实验室与其他核聚变反应堆按原计划合作。

据报道，能源部几年前决定关闭阿尔卡特公司，但将继续维护普林斯顿和圣地亚哥的设施。2014年，美国国会推翻了这一决定，但2016年*预算仍计划关闭反应堆。

能源部表示，由于广泛的国际合作，美国核聚变研究项目仍有坚实的基础。一旦NSTX大学恢复，该领域将继续全速前进。但是也有人担心如何只有一个反应堆能满足研究人员的需求。

作为回应，迪安认为该部门应该继续运行阿尔卡托C-Mod一年，直到NSTX-U被修复。"对科学家来说，只有一种设备不是好消息。"他说。

如果能源部改变主意，马尔马尔马尔随时准备重启阿尔卡托-C-Mod。"如果有必要，反应堆将重新启动，以支持美国和国际核聚变研究."(张张编)

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