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普林斯顿大学新闻

PPPL designated historic mechanical engineering site

10月5日,美国机械工程师协会(ASME)向美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)赠送了一块铭牌,以表彰该实验室在开发磁控聚变能源方面取得的成就,该实验室被指定为ASME历史上的机械工程地标。

美国机械工程师学会(ASME)“在全球范围内促进多学科工程和相关科学的艺术、科学和实践”,自1951年以来以其全部机械工程成就认可了该实验室。

这些历史性的成就体现了一系列设计和制造的设备,用于测试容纳和促进聚变反应的能力。在这些实验机器中包括了新的制造技术,该技术生产的设备具有达到世界纪录的聚变等离子体性能所需的结构强度和严格的机械公差。例如,在20世纪90年代中期,PPPL的托卡马克聚变试验反应堆(TFTR)创造了使用聚变燃料发电的世界纪录。

Steve Cowley, Robert Simmons and PPPL plaque

PPPL总监Steve Cowley和美国机械工程师协会前会长、前PPPL工程师Robert Simmons出席了PPPL作为历史机械工程地标的落成典礼。

PPPL主管史蒂夫•考利(Steve Cowley)表示:“我们很荣幸获得这一具有里程碑意义的称号。”“我们的机械工程师设计和制造了高度复杂的机器,我们的科学家利用这些机器来探索受控聚变能。创新工程对我们的使命至关重要——提供聚变动力。这个称号是对这个实验室卓越的工程成就的恰如其分的赞扬。”

核聚变是一种驱动太阳和恒星的能量,它是由等离子体形式的轻元素融合而成,等离子体是由自由电子和原子核组成的带电物质的热态,能产生大量能量。世界各地的科学家都在寻求在地球上复制核聚变,以提供几乎取之不尽的电力来发电。

PPPL最大部门工程主管瓦莱里娅•里卡尔多(Valeria Riccardo)表示:“控制这些过程的磁性装置实际上是实验。”“开发这些设备需要高度熟练的工程师团队的集中注意力,他们花费数年时间设计和实现他们的项目。”

普林斯顿大学物理学家莱曼·斯皮策(Lyman Spitzer)创建该实验室以来,该实验室一直处于开发磁控聚变能的前沿。斯皮策发明了恒星发生器。斯皮策在科罗拉多滑雪旅行时设想的这种扭曲线圈装置,可以产生所有用外部线圈限制等离子体的磁场。

绕线圈式星状器可与托卡马克式相比较,托卡马克式星状器是一种应用较为广泛、磁场线圈较为简单的环形电机。托卡马克使等离子体中的电流扭曲磁场。TFTR实验室于1982年至1997年建成并运行,1994年创造了1070万瓦特的聚变功率,并产生了5.2亿摄氏度的高温,这一记录至今仍保持着。

从1993年到1997年,TFTR是第一个使用反应物级聚变燃料(氢同位素氘和氚的等量混合物)的磁性聚变装置。这种燃料的成功利用为将来在ITER、正在法国进行的验证核聚变动力可行性的国际实验以及未来所有托卡马克的使用铺平了道路。

TFTR项目的负责人是物理学家理查德·哈瑞鲁克(Richard Hawryluk),他现在是PPPL的临时运营副总监和首席运营官。“这些成就在实验室内外都引起了极大的兴奋,”他说。“从某种意义上说,TFTR为磁控聚变能源的未来开辟了一条道路。”

该实验室继续开发球形托卡马克,形状像苹果核的设备,产生相对较高的等离子体压力,而等离子体压力是聚变反应的关键成分,比传统托卡马克所需的磁压力要低。这种能力可能导致未来托卡马克具有成本效益。

参加10月5日表彰大会的是过去和现在的PPPL工程师,他们都曾在许多这样的机器上工作过。普林斯顿大学PPPL副校长Dave McComas和实验室主任Cowley致欢迎辞。前PPPL副主任Dale Meade描述了实验室工作的历史意义。他说:“能加入ASME地标性建筑公司是我的荣幸。这些地点包括从Shippingport核电站,到斯坦福直线加速器和阿波罗登月舱。Shippingport核电站于1958年作为美国第一个使用核能的商业发电厂启用。

美国商会历史与遗产委员会成员、康涅狄格大学名誉教授李·兰斯顿概述了遗产项目的作用。自1971年以来,美国机械工程师学会在世界各地指定了265多个地标性建筑,以展示机械工程对整个社会的重要性。

活动的一个亮点是,ASME前总裁、前PPPL工程师罗伯特•西蒙斯(Robert Simmons)向考利颁发了牌匾,称PPPL是一个具有历史意义的机械工程地标;在那之前,牌匾一直藏在窗帘后面。美国能源部聚变能源科学办公室代理副主任詹姆斯·范·达姆(James Van Dam)对该实验室的荣誉表示祝贺,并展示了挂在他办公室里的一张TFTR照片。

牌匾上的文字总结了PPPL的工程成就。这份遗嘱的部分内容是:“这些设施利用强大的磁场来储存比太阳核心温度高很多倍的氢同位素,从而产生聚变反应,释放能量,造福全人类。”

位于新泽西州普兰斯伯勒的普林斯顿大学福雷斯特尔校区的PPPL致力于创造关于等离子体物理的新知识——超热带电气体——并为聚变能的产生开发实用的解决方案。该实验室由美国能源部科学办公室管理,该办公室是美国物理科学基础研究的最大单一支持者,目前正致力于解决我们这个时代一些最紧迫的挑战。