《英国国家物理研究院(NPL)与欧洲核子研究组织(CERN)合作促进新的核技术发展》

  • 编译者: 李晓萌
  • 发布时间:2024-06-12
  • 近日,英国国家物理研究院(NPL)已与欧洲核子研究组织(CERN)签署了一份谅解备忘录,加入其位于瑞士日内瓦的中子飞行时间设施(n_TOF)。n_TOF是世界领先的中子测量设施,提供宽能量范围的高通量中子束。n_TOF合作包括全球50多个研究机构,这些研究机构正在实施从基础科学到应用核物理的一系列科学抱负的研究计划。

    在欧洲核子研究中心设施,NPL将对与包括先进核反应堆(第四代)和燃料循环在内的新核技术开发相关的中子引发的核反应进行精确的横截面测量。NPL的一个特别兴趣是研究在一系列材料中产生氢、氚和氦的反应。这些数据支撑了氚繁殖毯、面向等离子体的装甲部件和反应堆部件抗辐射损伤寿命的发展,所有这些都是聚变商业化的关键。

    核聚变被视为一种长期可持续的能源。英国政府最近概述了到2050年将英国核能发电量增加四倍的计划,并在该国现有聚变计划的基础上增加6.5亿英镑的新投资。核能投资的很大一部分将用于私营部门和大学,目的是刺激紧张的研究和开发,以克服与核聚变发电相关的具体技术挑战。其中包括由所涉及的强烈中子通量引起的材料问题,以及为实现点火创造条件,以确保核聚变适合作为安全、稳定和可持续的能源。

    NPL团队希望与其他n_TOF成员合作,为n_TOF的专门实验计划开辟道路,这将导致对下一代裂变和聚变反应堆的更可靠的模拟和操作理解。NPL将与一系列其他英国中心密切合作,包括曼彻斯特大学、萨里大学、伯明翰大学、兰开斯特大学、约克大学和UKAEA。NPL雄心的关键是NPL研究生院(PGI)的支持,该研究生院已经帮助获得了两名博士生,使NPL能够在合作中发挥主导作用。

    拟议的合作可能会带来长期的技术和经济效益,特别是在开发用于能源生产的“下一代”核聚变系统方面。该计划还将有助于巩固长期的NPL中子研究计划,利用最近资助的对现有现场中子设施的升级进行关键测量和可追溯链,并允许进一步传播核计量和放射化学方面基于NPL的关键专业知识。

    战略业务发展经理Cyrus Larijani表示:“我很高兴NPL将加入n_TOF合作,这扩大了NPL的外部网络,并为我们的科学家提供了一个新的机会来领导应对世界挑战的解决方案。这也是英国多年来在欧洲核子研究中心的投资的有效回报。”

    NPL高级科学家Giuseppe Lorusso表示:“这是一个参与前线核物理研究并为长期悬而未决的问题提供答案的绝佳机会。作为n_TOF科学委员会的成员,我为影响国际研究的方向提供了一个重要的平台。”

    NPL核与辐射科学与计量研究员Paddy Regan教授表示:“欧洲核子研究中心和NPL之间关于n_TOF合作的新正式协议应该会改变英国中子研究能力和影响的游戏规则。特别是,拟议的与下一代核裂变和聚变研究相关的未来国际研究计划是这项工作在国际上的前沿。”

相关报告
  • 《英国国家物理研究院(NPL)与欧洲航天局(ESA)合作开发下一代定位、导航和授时(PNT)技术》

    • 编译者:李晓萌
    • 发布时间:2024-06-12
    • 近日,英国国家物理研究院(NPL)正在与欧洲航天局(ESA)的导航创新支持计划(NAVISP)和英国航天局(UKSA)合作开发下一代定位、导航和授时(PNT)技术。 天基PNT技术是国家基础设施的重要组成部分,是我们日常生活的基础,从通信和运输系统到计算机网络。然而,现在认识到需要提高未来PNT系统的鲁棒性,以在与来自全球导航卫星主时钟的时钟信号的连续同步丢失的延长时间段内保持和提高授时精度。这种信号拒绝可能是由于太空天气、系统故障或敌对行动。 一种解决方案是开发具有低尺寸、低重量和低功率的坚固便携式光学时钟(SWAP),其具有比微波系统更好的精度。空间可展开立方体光腔技术是实现这一目标的关键组成部分。 目前,全球导航卫星上的原子钟使用微波辐射锁定特定稳定的原子微波吸收参考频率。在过去的十年里,激光在高得多的频率下询问并锁定光学原子吸收的光学原子钟已经证明大大降低了微波钟的不确定性。光学时钟中的激光器需要精确的频率控制,对于“时钟激光器”,还需要额外的预稳定以实现超窄线宽。NPL的立方体光学腔充当紧凑的光电时钟控制单元,并保持时钟激光器和光学时钟操作所需的所有辅助激光器的频率稳定。 通过该项目,由英国航天局根据欧空局的NAVISP计划提供支持,NPL将增强其当前的立方腔技术,以创建一个低SWAP时钟控制单元(LS-CCU),专门用于PNT技术的下一代光学时钟。该装置的设计将能够承受太空飞行的严酷考验,并将在模拟太空中遇到的典型条件下进行初步的实验室测试。 虽然这项活动的重点是PNT的低尺寸、重量和功率光学时钟技术,但美国国家航空航天局和欧空局等多个航天机构正在考虑立方腔稳定激光器在太空中的一系列其他潜在应用,从电信到气候变化和基础物理。 在定于20世纪20年代末发射的美国国家航空航天局/欧空局下一代重力任务(NGGM)中,NPL立方腔稳定激光器可用于测量地球重力场,作为地球表面位置的函数。该任务将由两颗以低地球轨道绕地球运行的卫星组成,相距约100公里。使用激光干涉测量法测量的卫星之间距离的变化反映了第一颗卫星经过时由于陆地质量拓扑结构而导致的大地水准面(标称海平面)的变化。所收集的数据可用于气候变化预测,并提供信息,使决策者能够采取适当的缓解和适应战略。 在未来的美国国家航空航天局/欧空局激光干涉仪空间天线任务中,NPL立方腔稳定激光器可作为天基引力波测量的参考。立方体空腔可以为地面支援设备和潜在的太空部署提供短期频率参考。 NGGM和LISA之外的潜在后续任务可能涉及全空间光学时钟技术,以提供更大的地球数据测绘能力和基础物理研究机会。全球电信业也有潜在的衍生产品,涉及大容量(大数据)高数据率传输,其中高精度空间光学时钟和腔可以支撑更密集的信道复用。 一旦项目完成,LS-CCU将为光学时钟激光器提供基线便携式控制器。
  • 《英国国家物理研究院(NPL)在太平洋试验海底电缆地震探测技术》

    • 编译者:李晓萌
    • 发布时间:2024-06-12
    • 近日,来自英国国家物理研究院(NPL)和新西兰测量标准实验室(MSL)的科学家们将在太平洋进行有史以来第一次基于光学干涉测量的地震传感测试。通过进行超灵敏的光学测量,这两个实验室的科学家将把一条延伸到新西兰近海的海底电缆“转换”成一系列地震和洋流传感器。这些试验将为调查现有海底电缆作为海啸预警系统探测器的潜在用途奠定基础。 该技术最早由NPL于2021年首创,源自量子科学的技术。它利用现有的光纤基础设施从海底收集连续的、实时的环境数据。此前,国家物理实验室在英国和加拿大之间5860公里长的洲际海底光纤链路上,在大西洋上演示了这项技术。 太平洋是一个地震高度活跃的地区,为推进该技术并展示其全部潜力提供了理想的试验台。NPL和地球科学实验室将在今年晚些时候在新西兰和澳大利亚之间的塔斯曼海海底的一段3876公里长的南十字星NEXT电缆上测试这项技术。 地球表面的70%以上被水覆盖,今天的海洋基本上仍未受到监测。全球只有少数几个永久性的海底传感器,因为安装和维护它们具有挑战性,而且成本高昂。通过将国家物理实验室的技术应用于大量海底电缆,可以实现数千个海底传感器。 NPL的传感技术不需要安装任何新的硬件或基础设施,也不需要对海底现有基础设施进行任何改变,而是利用光纤本身作为环境传感器。NPL的技术有潜力提供一个有价值的预警系统,在海啸发生时保护沿海人口。它还提供了第一个可行的解决方案来填补海洋监测数据的空白,在包括地震学和海洋学在内的几个科学领域产生了重大影响。 未来的项目可以将这一概念发展成为一个全球监测网络,更早、更准确地探测地震和海啸,并通过长期监测海底温度变化,增进世界对海底地质和气候变化的理解。