英国卡勒姆材料脱氚设施恢复运行 支撑JET聚变退役材料研究

英国原子能管理局近日表示，位于卡勒姆的材料脱氚设施(MDF)在经历12个月工程停运和升级改造后已恢复运行。该设施产出的实验数据，已用于支持从联合欧洲环(JET)装置中移除材料的相关研究，为JET退役和再利用项目(JDR)的废物管理方案提供依据。

在过去三年的等离子体运行中，JET开展的氘氚(DT)实验使托卡马克装置壁面和内部部件中残留了一定量氚。这一现象与氚在高功率聚变运行条件下容易进入材料有关。对于JET退役工作而言，准确掌握材料中氚的滞留量，以及通过热处理能够去除的比例，是制定废物分类、处理、包装和处置路径的重要基础。

据介绍，从JET装置中移除的钨、铍、因科镍合金、钢、铜和碳纤维复合材料等，初始状态下被归类为中放射性废物。通过脱氚处理，这些材料有望重新归类为低放射性废物，从而显著降低处置成本，最高可降低至原来的十分之一，并为其未来在聚变或裂变装置中的回收利用创造条件。

此次MDF升级后，处理能力得到提升。2024年底开展的实验显示，从JET拆卸下来的瓦片和组件无需预先拆解即可进行处理;同时，混合材料流也能够同步处理，更接近工业规模处理设施的实际运行模式。

在脱氚过程中，材料被放入MDF炉内，在严格控制条件下加热至高温，以尽量减少氧化。加热释放出的氚随工艺气流带出炉体，并经催化剂转化为氚化水，实现捕获。炉体冷却后，处理后的材料被取出，并通过破坏性取样开展进一步分析。除热处理外，研究人员还会对来自JET的克级样品进行检测，以确定其他放射性核素浓度，并量化处理后材料中剩余的氚含量。

JET退役和再利用部门废物处理主管泽维尔·勒费弗尔表示，样品处理工作的完成为JDR项目提供了过去难以获得的证据，有助于更深入理解JET材料性质及其长期管理挑战。相关研究结果将为废物处理、包装、处置路径和退役规划提供更充分依据。

英国原子能管理局表示，MDF不仅服务于其既有废物处理需求，也可为开展前沿废物和材料管理研究的企业及机构提供支持。通过减少材料中的残留氚并降低需现场专业管理的高活性废物体量，该设施将继续服务于聚变退役中的安全、环境保护和长期责任管理。