超导托卡马克装置( 二 ) _生活百科

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HT-7超导托卡马克装置HT-7托卡马克装置工程始建于1991年初，1994年底建成并投入实验运行，工程总投资1500万元人民币，1997年11月通过中国科学院鉴定。可控热核聚变是最终解决人类能源问题的重要途径。热核聚变反应所需的原料在自然界中取之不尽，用之不竭。磁约束高温电浆是实现这种聚变反应的极重要手段，与常规的托卡马克装置相比，超导托卡马克装置具有的最大特点是主磁场採用了超导磁体，这是建立稳态反应堆的必由之路。电浆研究所在国家计委和中国科学院的支持下，瞄準世界聚变发展的前沿，抓住国际合作机遇，利用俄罗斯赠送的T-7装置主体和部分外部设备，主要依靠自己的力量，用较少的经费，经过重新设计、改造、加工和装配，在较短的时间内，成功地建成了中国第一台超导托卡马克装置(目前世界上只有俄罗斯、法国、日本和中国拥有超导托卡马克装置) 。HT-7装置建成几年来，装置运行稳定可靠，使整体装置在超导托卡马克领域进入国际先进水平，为中国深入开展长脉冲準稳态电浆物理研究提供了条件，使电浆研究所成为中国热核聚变研究的重要基地。到目前为止，HT-7装置在电浆控制技术、低杂波驱动电流实验、壁处理技术、电浆诊断等几个方面取得了重大进展。EAST东方超环(Experimental Advanced Superconduct-ing Tokamak，EAST)坐落于合肥市西郊的科学岛上，是我国设计建造的国际上第一个建成并投入运行的全超导托卡马克核聚变实验装置。EAST的建成填补了从短脉冲中型常规托卡马克向长脉冲大型超导托卡马克过渡过程中“中型超导托卡马克”的空缺。EAST具有国际热核聚变实验堆(ITER)类似先进技术，具有与ITER类似的超过1000s的长脉冲高参数运行能力，是未来10年国际上极少数有能力在高参数条件下开展长脉冲聚变电浆物理和工程技术研究的实验平台。EAST已经取得了超过400s的偏滤器位形电浆以及稳定重複的超过30s的长脉冲“高约束模”电浆，创造了新纪录。EAST致力于解决ITER及未来聚变堆高性能稳态运行相关的关键物理和工程问题。这些研究将为中国未来聚变实验堆的设计和运行提供重要的依据，并为未来建造稳态、高效、安全的托卡马克类型的聚变反应堆提供重要的工程技术和物理基础。为了在近堆芯的高参数条件下研究电浆的稳态和先进运行，深入探索实现聚变能源的工程、物理问题，电浆所在成功建设中国第一个超导托卡马克HT-7的基础上，提出了“HT-7U全超导非圆截面托卡马克装置建设”计画。为使国内外专家易于发音、便于记忆同时又有确切的科学含义，项目的名称在2003年10月正式由HT-7U改为EAST 。EAST由实验“Experimental”、先进“Advanced”、超导“Superconducting”、托卡马克“Tokamak”四个单词首字母拼写而成，它的中文意思是“先进实验超导托卡马克”，同时具有“东方”的含意。EAST装置是我国自行设计研製的国际首个全超导托卡马克装置（右图），其主要技术特点和指标是：16个大型“D”形超导纵场磁体将产生纵场强度BT=3.5T；12个大型极向场超导磁体可以提供磁通变化ΔФ≥10伏秒；通过这些极向场超导磁体，将能产生≥100万安培的电浆电流；持续时间将达到1000秒，在高功率加热下温度将超过一亿度。EAST装置的主机部分高11米，直径8米，重400吨，由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。其实验运行需要有大规模低温氦製冷、大型高功率脉冲电源及其迴路、大型超导体测试、大型计算机控制和数据採集处理、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热、大型超高真空、以及多种先进诊断测量等系统支撑。学科涉及面广，技术难度大，许多关键技术目前在国际上尚无经验借鉴。特别是EAST运行需要超大电流、超强磁场、超高温、超低温、超高真空等极限环境，从芯部上亿度高温到线圈中零下269度低温，给装置的设计、製造工艺和材料方面提出了超乎寻常的要求。EAST的建造具有十分重大的科学意义，它不仅是一个全超导托卡马克（左图为托卡马克示意图），而且具有会改善电浆约束状况的大拉长非圆截面的电浆位形，它的建成将使我国成为世界上少数几个拥有这种类型超导托卡马克装置的国家，使我国磁约束核聚变研究进入世界前沿。在装置建成后的10-15年期间，能在装置上对建造稳态先进的托卡马克核聚变堆的前沿性物理问题开展探索性的实验研究，并使中国在人类开发清洁而又无限的核聚变能的领域内做出自己应有的重大贡献。