美国缅因大学将开发核聚变反应堆监测用微芯片传感器

7月16日，美国缅因大学研究人员计划于今年秋季启动一项传感器研发工作，开发用于未来核聚变反应堆内部监测的表面声波谐振器微芯片传感器，以跟踪反应堆设施的结构完整性。

核聚变通过结合原子核释放能量，不同于传统核裂变的原子核分裂过程。相关资料显示，聚变能具有产生大量能量的潜力，并且相较传统核系统，长寿命放射性副产物更少。不过，聚变反应运行环境伴随极高温度和辐射，如果缺乏有效监测、管理和干预，可能对核电站基础设施造成损伤。

缅因大学电气与计算机工程教授、传感器技术前沿研究所研究员Mauricio Pereira da Cunha表示，固态技术，例如该校制造的恶劣环境微波声学传感器，因具备较强稳健性、可在高辐射条件下运行、体积小并支持无线操作，已被证明可作为核环境运行的可行方案。

此次研发的传感器将用于追踪温度、反应堆功率或中子通量，以及反应堆压力容器壁应变等参数。研究团队希望传感器能够在极端高温和辐射环境下保持工作能力，而不会被损坏或毁坏。相关测试将在辐射条件下开展，其辐射水平将比传统裂变反应堆系统高出数个数量级。

缅因大学高级研究科学家、研发项目协调员Luke Doucette介绍，该项目建立在团队此前面向先进核应用恶劣环境传感器研究的基础之上。他表示，团队近期已首次证明，缅因大学开发的微芯片传感器设备能够在最高800摄氏度、约1500华氏度条件下监测堆芯裂变反应堆功率。

该项目由Helion Energy牵头的Hercules计划资助。该计划目标是建设其首个具备商业可行性的核聚变发电厂，并推动其在2028年前向电网输送能源。缅因大学团队成员还包括传感器技术前沿研究所研究科学家Morton Greenslit。研究人员将在模拟Helion聚变反应堆内部恶劣运行环境的辐射条件下测试传感器。

随着项目推进，研究团队还计划招募研究生和本科生参与相关工作。项目合作方包括Helion Energy工程师以及密歇根大学离子束实验室研究人员。