全超导托卡马克核聚变实验装置

英文名称: Experimental Advanced Superconducting Tokamak

所属单位: 中科院等离子体物理所

装置网址: lssf.cas.cn/dzzRegisterController.do?ssdetail&file=%27ff8080814ff56599014ff5a5768a0050%27

主要功能: 近堆芯、稳态等离子体的实时控制及安全运行;稳态高功率加热条件下新的物理问题,特别是高能粒子相关行为;稳态先进运行模式下等离子体约束及输运行为;未来反应堆加热、诊断及控制技术。

主要学科领域: 物理学、工程建设

装置简介

1998年7月,国家计委下文同意由中科院主持,中科院等离子体物理所承担HT-7U装置的建设;2000年10月,国家计委批复同意本项目开工建设。2003年10月,HT-7U正式改名为EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)。2006年和2007年EAST装置进行了两次放电调试,成功获得了稳定、重复和可控的各种磁位形高温等离子体。2007年3月1日,EAST项目通过了国家发改委组织的验收。从此,EAST-世界上第一个非圆截面全超导托卡马克正式投入运行。EAST的建设和投入运行为世界稳态近堆芯聚变物理和工程研究搭建起了一个重要的实验平台,使我国成为世界上第一个掌握新一代先进全超导托卡马克技术的国家,为我国磁约束核聚变研究的进一步发展,提升我国磁约束聚变物理、工程、技术水平和培养高水平人才奠定了坚实基础。“EAST非圆截面全超导托卡马克聚变实验装置的研制”项目获得2008年度国家科学技术进步一等奖;EAST的成功运行被两院院士评为2006年中国十大科技进展、2006年中国重大技术与工程进展、2006年中国基础研究十大新闻以及中科院2006年十大重大研究成果之首。 作为HT-7的升级装置,EAST不仅规模更大,其独有的非圆截面、全超导及主动冷却内部结构三大特性,将更有利于探索等离子体稳态先进运行模式,可以开展稳态、安全、高效运行的先进托卡马克聚变反应堆基础物理和工程问题实验研究,推动等离子体物理学科、相关学科和技术的发展。中国目前正在ITER项目,EAST虽然比ITER小,但位形与之相似且更加灵活。ITER的建设需要10年左右,其间EAST将是国际上极少数可开展与ITER相关的稳态先进等离子体科学和技术问题研究的重要实验平台。作为HT-7的升级装置,EAST不仅规模更大,其独有的非圆截面、全超导及主动冷却内部结构三大特性,将更有利于探索等离子体稳态先进运行模式,其工程建设和物理研究可为 ITER项目的建设提供直接经验,并为未来聚变实验堆提供重要的工程和物理实验基础。 其主要研究方向为: ● 全超导托卡马克稳态运行条件下新的工程物理问题; ● 近堆芯、稳态等离子体的实时控制及安全运行; ● 稳态高功率加热条件下新的物理问题,特别是高能粒子相关行为; ● 稳态先进运行模式下等离子体约束及输运行为; ● 稳态先进运行模式下等离子体稳定性和控制; ● 稳态偏滤器条件下等离子体与壁相互作用; ● 未来反应堆加热、诊断及控制技术。 EAST装置投入运行以来,物理实验取得一系列具有国际先进水平的成果:2009年,获得了稳定、可控、可重复的大于60秒非圆截面双零偏滤器位形等离子体放电,这是国际上第一次分钟级的非圆截面偏滤器高参数等离子体放电。2010年,获得了稳定重复的1MA等离子体放电,实现了EAST的第一个科学目标,这也是目前国际超导装置上所达到的最高参数。2012年,成功实现了411秒、中心等离子体密度约2×1019m-3、中心电子温度大于2000万度的高温等离子体放电,再创国际最长时间记录,同时还获得了大于30秒且稳定可重复的高约束等离子体放电,标志着我国在稳态高约束等离子体研究方面已走到国际前列。2013年,首次实现了利用射频波控制边界局域模,并提供了一种比利用外加共振磁场线圈技术更为简单的、更与反应堆相关的边界局域模控制技术。2014年,发现托卡马克高约束模式等离子体台基区多种相干模式共存,在世界上首次实现重复的完全抑制边界局域模稳态长脉冲高约束等离子体,获得了湍流驱动剪切流在L-H转换中扮演重要角色的关键实验证据。这些突破性的进展大大推进了EAST实现其总体科学目标的进程。 作为国际上最重要的核聚变研究实验平台之一,EAST装置一直与美、俄、法、日、韩、德、英、丹以及ITER等世界主要聚变国家或组织保持良好合作关系。已经被美国能源部列为对外合作的首选装置。

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