ITER是世界上最大的核聚變實驗裝置,其目的是證明如何通過聚變反應獲得凈能量。證明聚變能可以產生凈電力將是下一個重要步驟。這就是核聚變示范電廠(或稱DEMO)將起到的作用。
DEMO型反應堆更像是概念設計,而不是特定的聚變裝置構型。一些國家正在開發公共資助的DEMO的初步設計,但尚未最后確定。這將在ITER實驗的結果出來后進行。
DEMO計劃幾乎連續運行,才能產生超過50兆瓦的凈電力增益。它們將開始解決的關鍵挑戰是如何使聚變等離子體保持足夠長時間的穩定性,以便持續地產生能量。
雖然關于DEMO的很多事情仍未決定,但一種公認的DEMO可能是托卡馬克型反應堆,并將使用重氫同位素(氘和氚)作為燃料。然而,世界上可用的氚供應有限,DEMO本身將需要通過所謂的“增殖區”增殖和提取氚以供應足夠的氚。國際原子能機構核聚變物理學家Sehila González deVicente認為,還需要解決氚的燃料供應、耗盡、約束、提取和分離方面的挑戰。
DEMO型反應堆和現有實驗反應堆之間的另一個主要區別將是增加適當的系統和技術來捕獲聚變能并將其轉化為電能。
“DEMO型裝置需要設計和整合復雜的部件和系統,而這些部件和系統并不是現有聚變實驗裝置的一部分。諸如氚增殖區、發電、燃燒控制等部件都是必需的。”英國原子能管理局技術主管Elizabeth Surrey說,“DEMO的運行條件對材料特別不利,因為燃燒的等離子體會在壁上產生高中子通量和高功率密度。DEMO需要開發新的材料和技術。”