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我国“东方超环”实验创造核聚变装置共两项世界纪录

      中科院等离子体所的东方超环(EA ST超导托卡马克2012年物理实验7月10日顺利结束。四个多月的实验期间,科学家们创造了两项托卡马克运行的世界纪录:获得超过400秒的两千万度高参数偏滤器等离子体;获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电。这分别是国际上最长时间的高温偏滤器等离子体放电、最长时间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走在国际前列。

       托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器,最初是由苏联的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的中科院等离子体所在成功建设中国第一个超导托卡马克HT-7基础上,提出了HT-7U全超导非圆截面托卡马克装置建设”计划,该计划在国际上通称EA ST即“东方超环”

       东方超环”于2007年建成并开始科学实验。国家科技部ITER专项、国家基金委、中科院等部门的支持下,科学实验不断深入,近年来已吸引大批国外科学家来华开展科学实验,美国能源部已将EA ST列为未来美国磁约束聚变合作的首选装置。自今年2月开始本轮EA ST科学实验以来,超过100位的国外科学家来华开展广泛的合作研究。实验中,国内外科学家们围绕高参数长脉冲等离子体相关科学技术问题开展了大量的科学实验,取得了一系列新结果和大量的科学实验数据,为未来更高参数的长脉冲物理实验奠定了很好的科学技术基础。

       据科研人员介绍,高参数、高约束模式偏滤器等离子体是未来聚变托卡马克放电的最基本的运行方式。国参加的最大国际科学合作项目—国际热核聚变实验堆(ITER首要目标是实现400秒的高约束等离子体,但实现该科学目标尚面临众多科学和技术(物理和工程)上的挑战。目前,国际上大部分托卡马克的偏滤器等离子体持续时间均在20秒以下,欧盟和日本科学家曾获得最长为60秒的高参数偏滤器等离子体。本次实验,国科学家针对未来ITER400秒高参数运行的一些关键科学技术问题,如等离子体精确控制、全超导磁体安全运行、有效加热与驱动、等离子体与壁材料相互作用等,开展了全面的实验研究,获得了411秒的中心等离子体密度约21019m-3中心电子温度大于两千万度的高温等离子体。

       长期以来,实现长时间高约束放电一直是国际聚变界追求的目标和挑战极大的前沿课题。目前正在运行的托卡马克的高约束放电时间大都在10秒以下。2003年,日本JT-60U装置(已退役)曾利用强流中性束加热实现一次28秒的高约束等离子体放电,这是目前放电时间最长的一次。本轮EA ST实验中,国科学家利用低杂波与射频波协同方法,低再循环条件下实现了稳定重复的超过32秒的高约束等离子体放电。国科学家所用的方法独特、经济、有效,为未来国际热核聚变实验堆(ITER提供了一条高效实现高约束放电的新途径。

文章来源:发表日期:2016-07-23 16:09:11

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