全超導托卡馬克核聚變實驗裝置及技術參數

知識 06-27

全超導托卡馬克核聚變實驗裝置及技術參數

1998年7月，國家計委下文同意由中科院主持，中科院等離子體物理所承擔HT-7U裝置的建設；2000年10月，國家計委批覆同意本項目開工建設。

2003年10月，HT-7U正式改名為EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）。2006年和2007年EAST裝置進行了兩次放電調試，成功獲得了穩定、重複和可控的各種磁位形高溫等離子體。

2007年3月1日，EAST項目通過了國家發改委組織的驗收。從此，EAST-世界上第一個非圓截面全超導托卡馬克正式投入運行。EAST的建設和投入運行為世界穩態近堆芯聚變物理和工程研究搭建起了一個重要的實驗平台，使我國成為世界上第一個掌握新一代先進全超導托卡馬克技術的國家，為我國磁約束核聚變研究的進一步發展，提升我國磁約束聚變物理、工程、技術水平和培養高水平人才奠定了堅實基礎。「EAST非圓截面全超導托卡馬克聚變實驗裝置的研製」項目獲得2008年度國家科學技術進步一等獎；EAST的成功運行被兩院院士評為2006年中國十大科技進展、2006年中國重大技術與工程進展、2006年中國基礎研究十大新聞以及中科院2006年十大重大研究成果之首。作為HT-7的升級裝置，EAST不僅規模更大，其獨有的非圓截面、全超導及主動冷卻內部結構三大特性，將更有利於探索等離子體穩態先進運行模式，可以開展穩態、安全、高效運行的先進托卡馬克聚變反應堆基礎物理和工程問題實驗研究，推動等離子體物理學科、相關學科和技術的發展。

中國目前正在ITER項目，EAST雖然比ITER小，但位形與之相似且更加靈活。ITER的建設需要10年左右，其間EAST將是國際上極少數可開展與ITER相關的穩態先進等離子體科學和技術問題研究的重要實驗平台。作為HT-7的升級裝置，EAST不僅規模更大，其獨有的非圓截面、全超導及主動冷卻內部結構三大特性，將更有利於探索等離子體穩態先進運行模式，其工程建設和物理研究可為 ITER項目的建設提供直接經驗，並為未來聚變實驗堆提供重要的工程和物理實驗基礎。

其主要研究方向為：

全超導托卡馬克穩態運行條件下新的工程物理問題；

近堆芯、穩態等離子體的實時控制及安全運行；

穩態高功率加熱條件下新的物理問題，特別是高能粒子相關行為；

穩態先進運行模式下等離子體約束及輸運行為；

穩態先進運行模式下等離子體穩定性和控制；

穩態偏濾器條件下等離子體與壁相互作用；

未來反應堆加熱、診斷及控制技術。

EAST裝置投入運行以來，物理實驗取得一系列具有國際先進水平的成果：2009年，獲得了穩定、可控、可重複的大於60秒非圓截面雙零偏濾器位形等離子體放電，這是國際上第一次分鐘級的非圓截面偏濾器高參數等離子體放電。2010年，獲得了穩定重複的1MA等離子體放電，實現了EAST的第一個科學目標，這也是目前國際超導裝置上所達到的最高參數。

2012年，成功實現了411秒、中心等離子體密度約2×1019m-3、中心電子溫度大於2000萬度的高溫等離子體放電，再創國際最長時間記錄，同時還獲得了大於30秒且穩定可重複的高約束等離子體放電，標誌著我國在穩態高約束等離子體研究方面已走到國際前列。

2013年，首次實現了利用射頻波控制邊界局域模，並提供了一種比利用外加共振磁場線圈技術更為簡單的、更與反應堆相關的邊界局域模控制技術。2014年，發現托卡馬克高約束模式等離子體台基區多種相干模式共存，在世界上首次實現重複的完全抑制邊界局域模穩態長脈衝高約束等離子體，獲得了湍流驅動剪切流在L-H轉換中扮演重要角色的關鍵實驗證據。

這些突破性的進展大大推進了EAST實現其總體科學目標的進程。作為國際上最重要的核聚變研究實驗平台之一，EAST裝置一直與美、俄、法、日、韓、德、英、丹以及ITER等世界主要聚變國家或組織保持良好合作關係。已經被美國能源部列為對外合作的首選裝置。

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