近日，来自八个国家的科学家和工程师在联合欧洲环面(JET)上共同开展了一项使用激光研究聚变燃料保留的项目。此次合作旨在探索未来在设计、安全和运行效率方面开展联合行动的潜力，并深入研究燃料保留管理。

该项目采用了激光诱导击穿光谱(LIBS)技术，这是一种使用高功率激光测量材料成分的分析技术。LIBS系统通过JET上的远程操作机器人系统MASCOT进行部署，首次使用便成功探测到了托卡马克面向等离子体的部件上JET燃料的氚和氘混合物。

JET作为开发未来发电厂氚库存管理技术的重要平台，为此次国际合作提供了理想的工程和诊断试验环境。参与此次项目的科学家和工程师来自致力于推进聚变能源研究和开发的联盟EUROfusion，其中芬兰、德国、意大利、爱沙尼亚、拉脱维亚、波兰、斯洛伐克和英国均做出了重要贡献。

项目合作伙伴包括意大利国家新技术、能源和可持续经济发展局(ENEA)、德国于利希研究中心、芬兰VTT技术研究中心有限公司以及英国原子能管理局等。此外，布拉迪斯拉发夸美纽斯大学(斯洛伐克)、等离子体物理激光微聚变研究所(波兰)、拉脱维亚大学固体物理研究所和塔尔图大学(爱沙尼亚)等机构也为该项目提供了支持。

据VTT首席科学家Jari Likonen介绍，LIBS的工作原理是快速向瓷砖或组件表面发射激光束，产生包含原子、离子和自由电子的小型等离子体，这些等离子体会发出光，并由光谱仪进行测量。LIBS技术已广泛应用于涉及人类具有挑战性的环境且需要在原子级进行快速、全面的化学分析的工业领域，如太空探索中的地质分析、考古文物的诊断以及太阳能光伏电池中金属扩散的研究。

为了在JET上部署，研究人员对LIBS技术进行了修改，使其适应该设施的真空加压、环形环境。意大利国家新技术、能源和可持续经济发展机构ENEA的激光计量研究员Salvatore Almaviva表示，该技术结构紧凑、重量轻、可靠且坚固，可在JET中进行数百次测量。LIBS传感器安装在MASCOT上，通过一次激光照射，传感器旨在检测被分析的瓷砖或组件中存在的所有化学元素，并在一定范围内检测它们的同位素。

德国于利希研究中心(FZJ)的Rahul Rayaprolu详细阐述了数据收集过程。LIBS装置通过20米长的光纤将收集到的光传输到四个高分辨率光谱仪中进行光谱分析。一个光谱仪提供有关残留燃料的详细信息，而一个紧凑型宽范围光谱仪则同时捕获和记录整体光谱概况。

英国原子能管理局材料研究科学家Ionut Jepu强调了JET设施的重要性。他表示，继最近的氘氚实验之后，人们尝试在JET的瓦片和组件内对氚进行重要的测量，同时降低对人类的危害并最大限度地缩短停机时间。JET内部容器内的800多个位置均暴露在LIBS系统中，为项目提供了丰富的数据支持。

据悉，该项目结果的更多细节将在2025年5月于斯洛文尼亚举行的第20届面向等离子体的材料和聚变应用组件国际会议上公布。