超导托卡马克装置

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超导托卡马克装置超导托卡马克装置是一种利用磁约束和真空绝热来实现受控核聚变的环形容器。它使得磁约束位形的连续稳态运行成为现实。超导托卡马克被公认为是探索、解决未来稳态聚变反应堆工程及物理问题的最有效的途径。
【超导托卡马克装置】我国超导托卡马克研究始于1991年，在将原苏联T7超导托卡马克改成HT-7后并在其上做了许多有意义的工作。1997年开始全超导托卡马克EAST计画，2006年建成并投入运行。未来将在长脉冲条件下进行高参数等离子物理实验，为未来稳态、先进聚变实验反应堆奠定良好的工程技术和物理基础。
基本介绍中文名：超导托卡马克装置
外文名：Superconducting tokamak device
原理：磁约束和真空绝热
目的：核聚变
属性：环形容器
类型：HT-7，EAST
研究现状上世纪90年代，欧盟的JET、美国的TFTR和日本的JT-60这3个大型托卡马克装置在磁约束核聚变研究中获得许多重要成果:电浆温度达4.4亿度，这一温度不仅大大超过氘氚反应点火的要求，而且已接近了氘氦-3聚变反应堆点火温度，脉冲聚变输出功率超过16兆瓦，聚变输出功率与外部输入功率之比Q等效值超过1.25 。所有这些成就都表明:托卡马克是最有可能首先实现聚变能商业化的途径。但这些结果仅仅持续数秒钟，尚不能用于未来电站。未来电站要求数亿度的电浆必须稳态运行。上述装置都是常规托卡马克，其磁场只能定短脉冲的方式，无法连续运行。可控热核聚变能研究的一项重大突破，是将超导技术成功地套用于产生托卡马克强磁场的线圈上。原苏联于上世纪70年代末建造的T-7装置是世界上第一个超导托卡马克装置，在库尔恰托夫原子能研究所运行了5年左右，虽然该装置仅开了12个小视窗，无法开展真正意义上的电浆物理实验，但却将超导技术用于纵场磁体并调试成功，最大纵场励磁电流达4800A(对应电浆中心磁场2.5T) 。其重大意义在于在工程上验证了纵场磁体能够在这类磁容器上实现连续稳态运行。国际上主要核国家的聚变界历时10多年，耗资近15亿美元启动的国际热核实验堆ITER项目，将集成当今国际受控磁约束核聚变研究的主要科学和技术成果，第一次在地球上建成能与未来实用聚变堆规模相比拟的受控热核聚变实验堆，解决通向聚变电站的关键问题。这是人类受控热核聚变研究走向实用的关键一步，因此受到各国政府及科技界的高度重视和支持。欧盟、日本、美国都明确提出在未来35年内建立聚变示範堆，在本世纪中叶实现聚变能的商用目标。我国核聚变能研究始于上世纪60年代初，儘管经历了长时间非常困难的时期，但始终能坚持稳定、逐步的发展，建成了两个在开发中国家最大的、理工结合的大型现代化专业研究所，即核工业总公司所属的西南物理研究院(SWIP)及中科院所属的合肥电浆物理研究所(ASIPP) 。为了培养专业人才，还在中国科技大学、大连理工大学、华中理工大学、清华大学等高等院校建立了核聚变及电浆物理专业或研究室。我国核聚变研究从起步之初，即便规模很小时，就以在我国实现受控热核聚变能为主要目标。自70年代开始，集中选择了托卡马克为主要研究途径，先后建成并运行了小型CT-6(中科院物理所)、KT-5(中国科技大学)、HT-6B(ASIPP)、HL-1A(SWIP)、HT-6M(ASIPP)及较大一些的HL-1M(SWIP) 。最近SWIP建成的HL-2A经过进一步升级，有可能进入当前国际上正在运行的少数几个中型托卡马克之列。在这些装置的成功研製过程中，组建并锻鍊了一批聚变工程队伍。我国科学家在这些常规托卡马克装置上开展了一系列十分有意义的研究工作。一个经济实用的商用堆必须是高效、紧凑和稳态运行的。未来商用堆必须是全超导，才能实现稳态运行。HT-7中科院电浆物理研究所是我国核聚变研究的重要基地。1994年通过国际合作成功研製出HT-7超导托卡马克装置，这是一个可产生长脉冲高温电浆的中型聚变研究装置。它的研製成功，使我国成为继俄、日、法之后第四个拥有该类装置的国家，从此为中国的聚变事业全面走向国际舞台开拓了一条创新之路。经过十多年来科研和工程技术人员的不断改进，取得许多创新成果。