英国原子能管理局

英国国立研究机构

UK Atomic Energy Authority 简称UKAEA，成立于1954年，为英国商业、能源与产业战略部下属的国立研究机构，实施英国与欧洲的可控核聚变相关的研究。现管理运营着世界上最重要的磁约束核聚变反应堆之一——欧洲联合环 Joint European Torus （JET）和最先进的球形托卡马克——兆安球形托卡马克 Mega Amp Spherical Tokamak Upgrade（MAST-U）。作为世界上最著名的核聚变与等离子体研究中心之一，UKAEA承担着大量的国际热核聚变实验堆ITER和欧盟商业聚变堆DEMO 的研究、设计与技术开发工作，并于近年开启了世界上首座商业聚变发电站STEP的设计。

历史沿革

二战之后，英美核研究合作中断，英国决心独立开展核武器以及核能的研究开发，大量参与曼哈顿计划的英国科学家返回英国。英国原子能管理局（UKAEA）成立于1954年，丘吉尔政府设立一个新机构，经营全国的核研究项目，包括热核武器的开发。在以后的十年里，UKAEA受到英国首相的直接领导。UKAEA负责开发英国的核威慑武器和制定未来核电站的反应堆技术。1956年，UKAEA 成功开发出世界上第一个商用核电反应堆。英国于1957年成功试验了第一颗氢弹，成为第三个拥有热核武器的国家。

UKAEA于20世纪50年代便开展可控核聚变的研究，并设计出同时期世界上最杰出的聚变堆ZETA。 UKAEA于1960年购入牛津郡的前皇家空军基地卡勒姆园区，作为其主要地址直至今日。至1983年，卡勒姆实验室设计建造了30种不同的聚变试验装置来测试不同的概念模型，平均起来多于每年一个。1969年， 5名卡勒姆的科学家飞赴莫斯科，调研了苏联设计的名为托卡马克的聚变装置。卡勒姆科学家们测量到苏联的装置能实现超过一千万度的高温，远超过同时期其他设计，从而确定了托卡马克作为最成功的核聚变装置的地位，并将其引入了西方。这次跨越铁幕的旅行启发了后续的其他主要核聚变装置，比如JET与ITER。自1971年后，UKAEA 经历了复杂的重组和私有化过程，转让了武器、核燃料等业务，现专注于可控核聚变极其相关科技的研究开发。

科研成果

欧洲联合环 JET

欧洲联合环JET是现阶段世界上最大与最先进的托卡马克（在ITER完成之前），JET 内的等离子体上实现了太阳系内最高的温度，比太阳本身要热得多。于1983年开始运行， JET是世界上唯一的能实现氘—氚聚变的托卡马克，是人类核聚变探索之路的重要里程碑，它的成功导致了后来ITER的诞生，增强了托卡马克作为未来人类实现核聚变反应堆途径的自信。

1997年JET进行的氘—氚聚变实现了16.1MW的聚变能，这一数据至今仍保持世界纪录。

自1983年的第一次等离子体试验以来，JET已经成功运行了超过30年，仍然保持在世界可控核聚变研究的最前沿。作为ITER的试验床，JET为ITER的设计提供等离子体物理、系统与材料的测试。在EUROfusion的支持下，每年有超过350名欧盟科学家（包括英国、瑞士与乌克兰）和更多的来自全球各地的科学家参与到JET的实验中。在2019年，JET开始了新一轮的氘—氚聚变试验。

兆安球形托卡马克 MAST-U

MAST以及它的升级版MAST-U，是世界上最大的球形托卡马克。不同于传统的像个甜甜圈形状的托卡马克（比如JET 和ITER），球形托卡马克的形状有更小的纵横比（MAST为1.4而JET为2.5），形状更像一个苹果。球形托卡马克有着更长的磁约束时间，更强的等离子体稳定性，且所需的约束磁场比传统托卡马克更小。球形托卡马克能更有效地利用磁场，且其总体积也可以更紧凑，是紧凑型的托卡马克的好选择。

经历过2000-2013年的运行实验，MAST 经历了重大的升级。其中升级的一个重点是进入了最先进的super-X diverter，若成功，这些关键技术将被应用于ITER和DEMO上。MAST-U是人类探索紧凑型托卡马克的最好的平台。升级后的MAST-U将于2020年开始运行。

球形托卡马克发电站 STEP

2019年10月，英国首相鲍里斯 . 约翰逊宣布了英国将于2040年实现世界上第一个商用核聚变发电站STEP，并批准了总经费2亿2千万英镑，进行为期共五年的STEP集成概念设计（始于2019年4月）。STEP全名为Spherical Tokamak for Energy Production，这项计划分为若干个阶段，它旨在利用球形托卡马克来实现紧凑型核聚变反应堆，并实现商业价值，其具体目标包括：

聚变相关科技

UKAEA以可控核聚变为中心，发展出若干个先进的相关科技研发平台，比如先进材料研发中心MRF （Material Research Facility），机器人中心RACE （Remote Applications in Challenging Environments），聚变测试中心FTF（Fusion Test Facility），H3AT，和高性能计算平台等。

使命与目标

摘要：该UKAEA是国际驰名的核退役和核聚变能源研究组织。主要受欧洲原子能共同体EURAtom与英国工程与物理基金会EPSRC的资助。

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