位于捷克比尔森的Řež研究中心HELCZA装置,正在为国际热核聚变实验堆(ITER)关键部件开展高热流测试。热核聚变需要让较轻的原子核结合成较重原子核并释放能量。在恒星内部,这一过程依靠极高压力和温度实现;到了地球上,由于缺少恒星核心那样的引力压力,聚变等离子体温度必须达到约1亿开尔文,这也让反应堆内壁部件面临严苛考验。

HELCZA全称为“捷克高能负载组件”,主要用于高热流密度部件的循环测试,重点服务于ITER面向等离子体部件的验证。装置配备最大功率800千瓦的电子枪,可将反应堆面板加热到最高20兆瓦/平方米的热流密度,用来检验这些部件能否有效带走来自聚变等离子体的热量。
测试在坚固的不锈钢真空室内进行。样品使用高压、高温去离子水冷却,以模拟ITER反应堆中的实际工作环境。测试过程中,红外热像仪和高温计负责监测表面温度,X射线相机用于检查热流密度是否均匀,其他传感器则持续记录冷却水的温度、压力和流量。
HELCZA的首批测试始于2021年4月,测试对象为ITER首层墙板原型。当时墙板顶层材料为铍。由于铍存在健康风险,研究中心为此建设了由多个相连房间组成的专用实验室,并配置消毒和空气过滤系统,防止铍扩散,保障工作人员安全。
2024年初,最后一块含铍偏滤器面板完成测试后,HELCZA开始转向钨制偏滤器部件测试。为避免新样品受到铍污染,设施随后进行了全面去污,相关工作持续数月。到2025年初,钨制偏滤器面板测试正式启动。
作为同类高热流测试设施中的重要装置,HELCZA为ITER部件验证提供了关键数据。通过这些测试,研究人员能够判断所选材料和部件是否具备承受聚变反应堆极端环境的能力。