通過商業(yè)聚變利用核聚變豐富的能源潛力的前景，需要更好地了解等離子體（過熱電離氣體）和開發(fā)高性能反應(yīng)堆材料。國際原子能機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫通過支持科學(xué)家研究等離子體行為并對聚變能研究中所用材料的特性進(jìn)行建模，正在助力推進(jìn)研究，以最終實現(xiàn)商業(yè)規(guī)模的能源生產(chǎn)。

發(fā)展聚變能的核心是實現(xiàn)并維

持“聚變點火”——即聚變反應(yīng)由自身產(chǎn)生的能量維持的那個點——所需的極端條件。這要求把實現(xiàn)反應(yīng)所用的等離子體燃料在一個空間內(nèi)約束足夠長的時間，以形成聚變，并自加熱到自持。

點火也要求工程師開發(fā)高性能的反應(yīng)堆壁材料，能夠承受以釋放的熱量和中子形式存在的穩(wěn)定能量通量。這種能量會加熱反應(yīng)堆壁，而中子轟擊會導(dǎo)致材料損壞——破壞反應(yīng)堆壁材料的完整性，或?qū)е虏牧蠟R射返回等離子體并冷卻它。

反應(yīng)堆的材料還應(yīng)該盡可能少地吸收氚——聚變?nèi)剂系臍渫凰刂弧Ｎ盏碾叭剂鲜欠磻?yīng)的燃料損失。但更重要的是，氚具有放射性，為了盡量減少最終產(chǎn)生的核廢物數(shù)量和放射毒性，反應(yīng)堆壁最好不要吸收氚并在這個過程中變得具有放射性。

探索等離子體行為

深入了解等離子體在反應(yīng)堆中的行為對于增加等離子體被磁力約束的時間是必要的。國際原子能機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫載有堆芯等離子體和邊緣等離子體中以及為實現(xiàn)點火用來加熱等離子體的中性束注入系統(tǒng)中發(fā)生的各種過程的信息，還包含為診斷目的和緩解不穩(wěn)定性而故意注入等離子體的各種雜質(zhì)性質(zhì)的數(shù)據(jù)。

國際原子能機(jī)構(gòu)的ALADDIN數(shù)據(jù)庫是一個可搜索存儲庫，其中存儲了核聚變相關(guān)過程的評估碰撞數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫被研究界用來進(jìn)行等離子體診斷和了解重要的等離子體參數(shù)，例如溫度和密度。利用ALADDIN數(shù)據(jù)庫，科學(xué)家們可以更好地了解對于可靠的等離子體診斷至關(guān)重要的離子碰撞-輻射特性。

聚變材料建模

由于缺乏復(fù)制聚變反應(yīng)堆極端狀況的裝置，因此為未來聚變電廠制造新材料變得十分復(fù)雜。利用計算建模技術(shù)、高性能計算平臺和分析實驗表征工具，專家們可以設(shè)計出能在聚變能環(huán)境中性能良好的材料。

通過建模，正在發(fā)現(xiàn)一些新材料，同時可以預(yù)測現(xiàn)有材料的可靠性。這對反應(yīng)堆的最內(nèi)壁尤其重要，因為它位于反應(yīng)堆容器中最接近等離子體的位置，可以保護(hù)容器部件免受等離子體引起的損害。

“核聚變反應(yīng)堆第一壁的極端環(huán)境要求謹(jǐn)慎地選擇材料，這些材料必須能夠承受高溫和粒子轟擊，而不會被侵蝕、變脆或具有放射性，也不會保留氫燃料?！眹H原子能機(jī)構(gòu)原子和分子數(shù)據(jù)科科長Christian Hill說，“只有通過從精確的計算和實驗中得到的可靠數(shù)據(jù)，才能預(yù)測候選材料的相關(guān)性能?！?/p>

研究人員利用國際原子能機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫開展聚變能研究和其他等離子體科學(xué)技術(shù)應(yīng)用。數(shù)據(jù)由國際原子能機(jī)構(gòu)通過其網(wǎng)絡(luò)、協(xié)調(diào)研究項目和技術(shù)會議收集和評估，并通過國際原子能機(jī)構(gòu)免費(fèi)、可搜索和精選的在線數(shù)據(jù)庫分發(fā)。

“一個精心策劃的國際數(shù)據(jù)庫的價值在于它作為一個永久、可依賴和可訪問的評估數(shù)據(jù)庫的作用，可供聚變界自由使用。國際原子能機(jī)構(gòu)原子和分子數(shù)據(jù)科在其他方面也是獨一無二的：它已存在40多年，在‘聚變數(shù)據(jù)年頭’上算是相當(dāng)老了。”Hill說。

國際原子能機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫根據(jù)研究人員的具體數(shù)據(jù)需求不斷改進(jìn)和擴(kuò)大，包括數(shù)據(jù)中不確定性的量化和影響，以及數(shù)據(jù)驗證、策劃和傳播技術(shù)。

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可在下列網(wǎng)址訪問國際原子能機(jī)構(gòu)維護(hù)的所有聚變相關(guān)數(shù)據(jù)庫：amdis.iaea.org。