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全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置

  • 依托單位:中科院等離子體物理所
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安徽省合肥市廬陽(yáng)區(qū)蜀山湖路350號(hào)

  • 裝置介紹:
    1998年7月,國(guó)家計(jì)委下文同意由中科院主持,中科院等離子體物理所承擔(dān)HT-7U裝置的建設(shè);2000年10月,國(guó)家計(jì)委批復(fù)同意本項(xiàng)目開工建設(shè)。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(jìn)行了兩次放電調(diào)試,成功獲得了穩(wěn)定、重復(fù)和可控的各種磁位形高溫等離子體。2007年3月1日,EAST項(xiàng)目通過(guò)了國(guó)家發(fā)改委組織的驗(yàn)收。從此,EAST-世界上第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克正式投入運(yùn)行。EAST的建設(shè)和投入運(yùn)行為世界穩(wěn)態(tài)近堆芯聚變物理和工程研究搭建起了一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),使我國(guó)成為世界上第一個(gè)掌握新一代先進(jìn)全超導(dǎo)托卡馬克技術(shù)的國(guó)家,為我國(guó)磁約束核聚變研究的進(jìn)一步發(fā)展,提升我國(guó)磁約束聚變物理、工程、技術(shù)水平和培養(yǎng)高水平人才奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。“EAST非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克聚變實(shí)驗(yàn)裝置的研制”項(xiàng)目獲得2008年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng);EAST的成功運(yùn)行被兩院院士評(píng)為2006年中國(guó)十大科技進(jìn)展、2006年中國(guó)重大技術(shù)與工程進(jìn)展、2006年中國(guó)基礎(chǔ)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(jí)裝置,EAST不僅規(guī)模更大,其獨(dú)有的非圓截面、全超導(dǎo)及主動(dòng)冷卻內(nèi)部結(jié)構(gòu)三大特性,將更有利于探索等離子體穩(wěn)態(tài)先進(jìn)運(yùn)行模式,可以開展穩(wěn)態(tài)、安全、高效運(yùn)行的先進(jìn)托卡馬克聚變反應(yīng)堆基礎(chǔ)物理和工程問(wèn)題實(shí)驗(yàn)研究,推動(dòng)等離子體物理學(xué)科、相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展。中國(guó)目前正在ITER項(xiàng)目,EAST雖然比ITER小,但位形與之相似且更加靈活。ITER的建設(shè)需要10年左右,其間EAST將是國(guó)際上極少數(shù)可開展與ITER相關(guān)的穩(wěn)態(tài)先進(jìn)等離子體科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題研究的重要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。作為HT-7的升級(jí)裝置,EAST不僅規(guī)模更大,其獨(dú)有的非圓截面、全超導(dǎo)及主動(dòng)冷卻內(nèi)部結(jié)構(gòu)三大特性,將更有利于探索等離子體穩(wěn)態(tài)先進(jìn)運(yùn)行模式,其工程建設(shè)和物理研究可為?ITER項(xiàng)目的建設(shè)提供直接經(jīng)驗(yàn),并為未來(lái)聚變實(shí)驗(yàn)堆提供重要的工程和物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 其主要研究方向?yàn)椋?● 全超導(dǎo)托卡馬克穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下新的工程物理問(wèn)題; ● 近堆芯、穩(wěn)態(tài)等離子體的實(shí)時(shí)控制及安全運(yùn)行; ● 穩(wěn)態(tài)高功率加熱條件下新的物理問(wèn)題,特別是高能粒子相關(guān)行為; ● 穩(wěn)態(tài)先進(jìn)運(yùn)行模式下等離子體約束及輸運(yùn)行為; ● 穩(wěn)態(tài)先進(jìn)運(yùn)行模式下等離子體穩(wěn)定性和控制; ● 穩(wěn)態(tài)偏濾器條件下等離子體與壁相互作用; ● 未來(lái)反應(yīng)堆加熱、診斷及控制技術(shù)。?EAST裝置投入運(yùn)行以來(lái),物理實(shí)驗(yàn)取得一系列具有國(guó)際先進(jìn)水平的成果:2009年,獲得了穩(wěn)定、可控、可重復(fù)的大于60秒非圓截面雙零偏濾器位形等離子體放電,這是國(guó)際上第一次分鐘級(jí)的非圓截面偏濾器高參數(shù)等離子體放電。2010年,獲得了穩(wěn)定重復(fù)的1MA等離子體放電,實(shí)現(xiàn)了EAST的第一個(gè)科學(xué)目標(biāo),這也是目前國(guó)際超導(dǎo)裝置上所達(dá)到的最高參數(shù)。2012年,成功實(shí)現(xiàn)了411秒、中心等離子體密度約2×1019m-3、中心電子溫度大于2000萬(wàn)度的高溫等離子體放電,再創(chuàng)國(guó)際最長(zhǎng)時(shí)間記錄,同時(shí)還獲得了大于30秒且穩(wěn)定可重復(fù)的高約束等離子體放電,標(biāo)志著我國(guó)在穩(wěn)態(tài)高約束等離子體研究方面已走到國(guó)際前列。2013年,首次實(shí)現(xiàn)了利用射頻波控制邊界局域模,并提供了一種比利用外加共振磁場(chǎng)線圈技術(shù)更為簡(jiǎn)單的、更與反應(yīng)堆相關(guān)的邊界局域??刂萍夹g(shù)。2014年,發(fā)現(xiàn)托卡馬克高約束模式等離子體臺(tái)基區(qū)多種相干模式共存,在世界上首次實(shí)現(xiàn)重復(fù)的完全抑制邊界局域模穩(wěn)態(tài)長(zhǎng)脈沖高約束等離子體,獲得了湍流驅(qū)動(dòng)剪切流在L-H轉(zhuǎn)換中扮演重要角色的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)證據(jù)。這些突破性的進(jìn)展大大推進(jìn)了EAST實(shí)現(xiàn)其總體科學(xué)目標(biāo)的進(jìn)程。 作為國(guó)際上最重要的核聚變研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(guó)家或組織保持良好合作關(guān)系。已經(jīng)被美國(guó)能源部列為對(duì)外合作的首選裝置。

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