近日，美国爱达荷国家实验室(INL)的科学家正致力于“聚变毯”技术的测试工作，旨在制造核聚变反应堆的关键部件。这一项目是美国能源部(DOE)向六个名为“聚变创新研究引擎(FIRE)”合作项目的研究中心提供的1.07亿美元资助的一部分。

作为FIRE合作项目中的一个领导中心，INL不仅主导着“通过核试验加速聚变毯开发”(BNT)项目，还为另外两个中心的研究提供支持。该项目的长远目标是在十年内开发出一套可运行的燃料循环系统，并为商用核聚变工厂提供创新解决方案，以保障能源的弹性和可靠性。

BNT项目汇聚了五个国家实验室、四所大学及多家私营公司，共同推进聚变毯技术的研发。其中，美国通用原子公司负责提供工程和先进的计算机模型，而托卡马克能源公司则参与聚变包层技术的合作开发与设计。托卡马克能源公司的代表亚伦·华盛顿(Aaron Washington)指出：“聚变毯对于向电网输送无限的聚变能源具有至关重要的作用。我们目前正集中力量协助INL和DOE，确保他们的测试与私营公司的需求紧密相关，成为未来聚变能源的重要一环。”

聚变毯技术在核聚变反应中扮演着核心角色。当两个最小的原子——氘(含有一个中子)和氚(含有两个中子)——结合在一起时，就会发生聚变反应，释放出巨大的能量，这与太阳内部的反应机制相同。聚变毯的主要功能是捕获聚变反应过程中产生的能量和粒子，它在核聚变工厂中发挥着多重作用：为反应堆制造新燃料、将核聚变能量转化为热能用于发电，并保护核反应堆的磁铁。

INL正在进行的研究虽主要集中在核裂变领域，但科学家们计划利用现有的能力来检验核聚变包层在核装置中的性能。根据INL发布的消息，研究团队将在裂变反应堆中测试综合系统的各个组成部分。一位参与该项目的科学家表示，这一方法将为聚变能源行业提供一种在现实条件下快速测试这些材料的有效途径。

INL高级科学家蔡斯·泰勒(Chase Taylor)指出，聚变中子(聚变反应堆产生的可供测试的粒子)的缺乏阻碍了聚变反应堆必要技术的研发进程。然而，INL可以利用美国领先的裂变研究反应堆来满足核聚变行业的大部分核测试需求。

此外，INL还在协助负责开发、设计和制造聚变能材料的团队，并为萨凡纳河国家实验室领导的团队提供建模和模拟支持，以增强聚变燃料循环技术的开发能力。聚变反应堆需要特殊燃料来产生能量，聚变燃料循环包括制造、使用和回收特殊燃料(如氢的同位素氘和氚)的过程。这些过程面临着确保氚的充足供应、安全处理废物以及保持反应堆材料的坚固性和高效性的挑战。

INL科学家将利用基于MOOSE的开源建模代码以及INL的Bitterroot、Sawtooth和Hoodoo超级计算机的高性能计算能力，为这些工作做出贡献。计算科学家凯西·艾斯恩豪尔(Casey Icenhour)强调：“建立强大的燃料循环对于商业化聚变能生产至关重要，但目前仍面临重大挑战。”“该合作组织旨在通过燃料循环过程建模和尖端技术开发来解决这些挑战，并寻求处理副产品材料和增加未来燃料循环劳动力的解决方案。”