2025年1月20日，国际热核聚变实验堆（ITER）新闻专线报道了《Ready to enter commissioning》的消息。这一报道标志着ITER项目在关键设备测试和调试方面取得了重要进展，尤其是针对其复杂的低温泵系统和真空容器的准备工作。这些设备对于实现ITER的超高真空环境和聚变反应至关重要。
在国际热核聚变实验堆（ITER）的真空容器内，聚变反应将在此发生，其超高真空度堪比月球。仅靠传统的机械抽气不足以创造如此极端的环境。幸运的是，一个简单的物理定律提供了一种解决方案，可以完成初始机械抽气并在等离子体运行之前实现所需的真空条件。
当分子或原子遇到极冷的海绵状表面时，它会失去大部分能量，并减速至几乎静止。这种现象称为“吸附”，其强度与温度成正比：表面越冷，其吸附力就越强。在国际热核聚变实验堆中，一组低温泵将把粒子捕获在碳涂层面板的微观网格内，这些面板的温度被冷却到绝对零度以上几度（4 K 或零下269°C）。
由欧洲采购的六台环形低温泵将安装在托卡马克真空容器周围，另两台将安装在低温恒温器上。目前，五台泵已经交付，另外三台预计不久也将交付给国际热核聚变实验堆。
为1400立方米国际热核聚变实验堆真空容器服务的低温泵将承担双重使命：在注入聚变燃料之前实现超高真空，并通过相同的吸附过程提取氘氚聚变反应产生的未燃烧燃料和氦“灰分”（灰分通常用于描述物质在高温燃烧后残留下来的无机物质，这里是比喻用法，指的是聚变反应过程中产生的副产品，如氦气等，这些副产品在聚变反应后会残留在反应容器中，需要通过低温泵等设备进行清除）。
低温泵将循环运行，在高达470 K（200°C）的温度下“再生”时释放收集到的气体。由于低温泵需要在极宽的温度范围内工作，因此它是国际热核聚变实验堆装置中最复杂的组件之一。重达8吨、直径1.6米、长3.5米的钢制圆筒内装有精密机械装置和活动部件，构成了世界上最大的全金属真空阀。欧洲有20多家高科技公司参与了其制造。
与所有国际热核聚变实验堆组件一样，环形低温泵和低温恒温器低温泵在发货前要经过一系列全面的工厂验收测试。但这还不足以保证它们在实际托卡马克运行期间能达到预期性能。为了消除所有不确定性并为国际热核聚变实验堆调试做好准备，去年在国际热核聚变实验堆低温装置内建立了一个测试设施。测试装置的核心是一个大型圆柱形真空室，与低温装置的流体分配单元相连。运行时，将国际热核聚变实验堆低温泵升至低温将占低温装置负荷的25%。测试装置将成为低温装置的“第一个客户”。
1月14日星期三，国际热核聚变实验堆总干事皮耶特罗·巴拉巴西奇参观了该装置，该装置现已准备好进入调试阶段。“我们将测试整个低温过程，”国际热核聚变实验堆真空系统项目工程师阿莱桑德拉·伊安内蒂解释道。测试将于本月开始，使用环境温度下的“热氦”来展示低温泵机械部件（如阀门和联锁装置）的性能。然后，一旦低温装置的流体可用，装置内的温度将逐渐降至80 K（零下193°C）以测试是否潜在的泄漏和热损失，最终将低温泵的工作温度降至4 K。
一旦低温泵的功能得到验证，团队将进入实际科学研究，包括粒子泵送、泵再生、未燃烧燃料和“灰分”捕获与释放。在最终使用氢气之前，将使用不同分子量相近的气体（如氦和氖）作为替代气体，以模拟整个等离子体操作场景。
低温泵测试设施的运行将为另一个更大规模的装置提供宝贵的反馈：磁体冷测试设施将于今年年底开始对托卡马克的大型环形场线圈进行冷测试。该设施将位于部分空置的极向场线圈绕制设施内。其低温恒温器的尺寸也将允许测试最小的国际热核聚变实验堆极向场线圈，即俄罗斯的PF1。
参考链接：
- https://www.iter.org/node/20687/ready-enter-commissioning